JPS60209034A - Composite fiber blend - Google Patents
Composite fiber blendInfo
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- JPS60209034A JPS60209034A JP4946785A JP4946785A JPS60209034A JP S60209034 A JPS60209034 A JP S60209034A JP 4946785 A JP4946785 A JP 4946785A JP 4946785 A JP4946785 A JP 4946785A JP S60209034 A JPS60209034 A JP S60209034A
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- JP
- Japan
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- fibers
- fiber
- tow
- thermoplastic
- thermoplastic polymer
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
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- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、複合製品の成形に有用な繊維トウの製造方法
に関するものである。より詳しくは、本発明は複合製品
の成形に有用な強力な強化用繊維を含有する繊維ブレン
ドからなる繊維トウの製造方法に関する。本発明はさら
にかかる繊維トウおよびこの繊維トウを使用した複合体
の成形方法にも関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for producing fiber tow useful in forming composite products. More particularly, the present invention relates to a method for making fiber tows comprising fiber blends containing strong reinforcing fibers useful in forming composite articles. The invention further relates to such a fiber tow and a method of forming a composite using this fiber tow.
(従来の技術)
繊維強化製品は以前から知られている(例、米国特許第
3,914,499; 3,969.171; 4,2
14,931および4.3’41.835号参照)、。BACKGROUND OF THE INVENTION Fiber reinforced products have been known for some time (e.g. U.S. Pat. No. 3,914,499; 3,969.171; 4,2
14,931 and 4.3'41.835).
また、特にカサ高にするために、2種類の同種または異
種の繊維を混合することも公知である(例、米国特許第
4,219,997; 4,218.869; 3.9
59,962; 3.968.638および3.958
.310号参照)、さらに、異種の繊維の混合が各種の
流体シェフ)により促進されることも知られている(例
、前出の米国特許第3.958,310号および同4,
147,020号参照、ただし後者の米国特許ではヤー
ンを混合後に短かい長さに切断している)。It is also known to mix two types of fibers of the same or different types, especially in order to increase bulk (e.g. U.S. Pat. Nos. 4,219,997; 4,218,869; 3.9
59,962; 3.968.638 and 3.958
.. It is further known that the mixing of dissimilar fibers is facilitated by various fluid chefs (e.g., U.S. Pat. Nos. 3,958,310 and 4, supra).
No. 147,020, although in the latter patent the yarn is cut into short lengths after mixing).
米国特許第4,226,079号は、バルク (カサ高
)ヤーンを製造するために異なる24類の繊維を併用す
ることを開示している。繊維はジェント混合帯域で混合
される。しかし、この米国特許に開示された繊維はポリ
エステルとポリアミドの組合せであり、強力な強化用繊
維と熱可塑性繊維との組合せについては開示がない。US Pat. No. 4,226,079 discloses the combination of 24 different fiber classes to produce bulk yarn. The fibers are mixed in a gent mixing zone. However, the fibers disclosed in this patent are a combination of polyester and polyamide, and there is no disclosure of a combination of strong reinforcing fibers and thermoplastic fibers.
米国特許第3.175.351号は、連続フィラメント
ヤーンのバルク加工方法を開示している。この米国特許
はまた、混合する2種類のヤーンが異なる組成のもので
もよいことを開示しているが、開示された繊維組成はい
ずれも本発明で用いるような強力な強化用繊維ではない
。US Pat. No. 3,175,351 discloses a method for bulk processing continuous filament yarns. Although this US patent also discloses that the two types of yarns that are mixed may be of different compositions, none of the fiber compositions disclosed are strong reinforcing fibers as used in the present invention.
米国特許第3,859,158号は、目の粗い炭素繊維
織物を形成し、炭素質材料で被覆することにより炭素繊
維強化複合製品を製造することを開示している。米国特
許第4,368.234号は、帯状の黒鉛繊維と低モジ
ユラス繊維とを交互に配置して形成した強化用の複合繊
物を開示している。しかし、この米国特許に開示の織物
はその後に熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化させて使用さ
れる。U.S. Pat. No. 3,859,158 discloses making carbon fiber reinforced composite products by forming an open carbon fiber fabric and coating it with a carbonaceous material. U.S. Pat. No. 4,368,234 discloses a reinforcing composite fiber formed by alternating strips of graphite fibers and low modulus fibers. However, the fabric disclosed in this patent is subsequently impregnated with a thermosetting resin and cured before use.
本出願人に譲渡されたBuckley他の米国特許出願
第368,491号には、可融性繊維と不融性繊維とか
らなる織布であって、不融性繊維が黒鉛もしくは炭素繊
維を包含し、可融性繊維が本質的に熱可塑性である、改
良された織布が開示されている。U.S. Patent Application No. 368,491 to Buckley et al., assigned to the present applicant, discloses a woven fabric comprising fusible fibers and infusible fibers, the infusible fibers including graphite or carbon fibers. However, an improved woven fabric is disclosed in which the fusible fibers are thermoplastic in nature.
この米国特許出願によれば、可融性繊維と不融性繊維を
製織して織物にした後、可融性繊維の融点より高温に加
熱して繊維を一体に熱結合させる。According to this US patent application, fusible fibers and infusible fibers are woven into a fabric and then heated above the melting point of the fusible fibers to thermally bond the fibers together.
しかし、この米国特許出願は繊維が線状に混合している
トウ生成物の製造、さらにはこの生成物が複合製品の成
形に有用であることを開示しておら゛ず、また、ガスジ
ェット混合手段を利用してかかる生成物を製造すること
も開示していない。However, this U.S. patent application does not disclose the production of a tow product with linearly mixed fibers, or even that this product is useful for forming composite products, nor does it disclose that the product is useful for forming composite products. There is also no disclosure of the use of such means to produce such products.
(発明が解決しようとする問題点)
従来の繊維強化複合体の成形方法には2種類の方法があ
った。より古(からある第1の方法は、強化用繊維のト
ウまたは織布に熱硬化性材料の溶液および/または低粘
度メルトを塗布または被覆してテープまたは織布状のプ
レプレグを形成した後、硬化させるだけの方法である。(Problems to be Solved by the Invention) There are two types of conventional methods for forming fiber-reinforced composites. The first method, which is more ancient, involves applying or coating a tow or woven reinforcing fiber with a solution of thermosetting material and/or a low viscosity melt to form a tape or woven prepreg. This method only requires hardening.
第2の方法は、高融点の熱可塑性ポリマーを含浸させた
強化用繊維テープを押出す方法である。これらのテープ
または織布を次いで複合体の成形に使用する。しかし、
このいずれの方法でも形成されたプレプレグは取扱いが
やや困難である。具体的には、従来の熱可塑性テープは
剛く、板紙様であって、複雑な形状のモールドに通して
ドレープ(湾曲)加工することはできなかった。熱硬化
したプレプレグはいくらか可撓性が高いが、これは極め
て粘着性で、取扱いが難しい場合が多かった。その結果
、どちらの種類のテープも使用が制限されていた。The second method is to extrude a reinforcing fiber tape impregnated with a high melting point thermoplastic polymer. These tapes or fabrics are then used to form composites. but,
Prepregs formed by either of these methods are somewhat difficult to handle. Specifically, conventional thermoplastic tapes are stiff, paperboard-like, and cannot be draped through complex shaped molds. Although heat-cured prepregs were somewhat more flexible, they were often extremely sticky and difficult to handle. As a result, both types of tape have been of limited use.
よって、本発明の目的は、繊維強化複合体の成形に有用
な繊維状ブレンドを製造することである。It is therefore an object of the present invention to produce fibrous blends useful for forming fiber reinforced composites.
本発明の別の目的は、成形により複合体にすることがで
きる材料、たとえば織布を製造することである。Another object of the invention is to produce materials, such as woven fabrics, that can be molded into composites.
上記およびその他の目的は、以下に説明する本発明の方
法により達成することができる。The above and other objects can be achieved by the method of the invention described below.
(問題点を解決するための手段)
本発明による混合繊維トウの製造方法は、(al多数の
強力なフィラメント状強化材から繊維トウを形成し、(
bl別に熱可塑性ポリマー繊維のトウを形成し、(C)
この2種類のトウを混合し、(dl混合したトウを使用
のために取り出すという工程からなる。(Means for Solving the Problems) A method for producing a mixed fiber tow according to the present invention comprises forming a fiber tow from a large number of strong filamentary reinforcing materials,
Forming a tow of thermoplastic polymer fibers separately (C)
The process consists of mixing these two types of tow and taking out the mixed tow for use.
フィラメント状強化材は非熱可塑性であるのが好ましい
。混合したトウは、その後、各種の繊維強化複合体の成
形に使用することができる。Preferably, the filamentary reinforcement is non-thermoplastic. The mixed tow can then be used to form various fiber reinforced composites.
(作用)
本発明の方法により製造された繊維ブレンドは可撓性で
あって、取扱いが容易であり、ドレープ加工性が良好で
あるので、複雑な形状の物品を成形するのに使用できる
。また、2種類の繊維を混合しているため、モールドに
適当な熱と圧力を加えれば熱可塑性繊維材料による強化
用繊維の良好な濡れが得られる。繊維ブレンド内に熱可
塑性繊維と強化用繊維とが実質的に均一に分布している
ことから、良好な濡れは大きな程度で得られる。(Operation) The fiber blend produced by the method of the present invention is flexible, easy to handle, and has good drapability, so it can be used to form articles of complex shapes. Furthermore, since two types of fibers are mixed, good wetting of the reinforcing fibers by the thermoplastic fiber material can be obtained by applying appropriate heat and pressure to the mold. Good wetting is achieved to a large extent due to the substantially uniform distribution of thermoplastic fibers and reinforcing fibers within the fiber blend.
具体的には、本発明の生成物は、最終製品に小さな曲率
半径がめられる使用目的に特に有用である。たとえば従
来のテープでは、90°曲げ部を持つ物品の製造は、テ
ープが折り目で割れるか変形するために多くの場合不可
能であった。これに対し、本発明の方法の生成物は0.
002インチ(0,05剛耐程度の小さな曲率半径で使
用することができる。In particular, the products of the present invention are particularly useful for applications where small radii of curvature are incorporated into the final product. For example, with conventional tapes, manufacturing articles with 90° bends was often impossible because the tape would crack or deform at the folds. In contrast, the product of the process of the invention is 0.
It can be used with a small radius of curvature of about 0.002 inch (0.05 stiffness).
本発明の実施において使用できる熱可塑性ポリマーは、
比較的分子量が高い熱可塑性ポリマーであれば実質的に
任意の種類のものでよく、具体例としてはポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリエステル、各種ポリアミド、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リスルホン(例、ポリエーテルスルホン)、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレートなどが
挙げられる。ポリマーの融点は、周囲条件より高+ +
en +P+11 L &?−k l ノ l−)
I OC”y F、l L’y+ *、z <it轟湯
温度高い方が、使用前に紡糸繊維の過度の粘着や結合を
確実に防げる。1成分ポリマー系のほかに、所望特性の
組合せによっては各種熱可塑性ポリマーの混合物を使用
するのが有利なこともある。Thermoplastic polymers that can be used in the practice of this invention include:
Virtually any type of thermoplastic polymer having a relatively high molecular weight may be used; specific examples include polyethylene, polypropylene, polyester, various polyamides, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polysulfone (e.g., polyether sulfone), polyetheretherketone, polybutylene terephthalate, etc. The melting point of the polymer is higher than ambient conditions + +
en +P+11 L &? -k l no l-)
I OC”y F,l L'y+ *,z <itHigher hot water temperatures ensure that excessive sticking and bonding of the spun fibers is prevented before use.In addition to single-component polymer systems, combinations of desired properties can also be used. In some cases it may be advantageous to use mixtures of different thermoplastic polymers.
特に重要なポリマーは、液晶ポリマー(LCP)である
。かかるポリマーの例には下記刊行物に記載の全芳香族
ポリエステル樹脂がある: (al rヒドロキシ安息
香酸のポリエステルJ Ru5sel G11key
etal、+ジャーナル・オブ・アプライド・ポリマー
・サイエンス(J、^pp1. Polym、 Sci
、)、II巻、 pp19B−202(1959) 、
tb+ rポリアリ−レート(芳香族ジカルボン酸およ
びビスフェノールからのポリエステル) J G、 B
ier、ポリマー(Polymer)、 15巻、 p
p 527−535 (1974年8月) 、(C1r
芳香族ポリエステルプラスチックJ S、 G、 Co
ttis、モダン・プラスチックス(Modern P
lastics)+ IIP 62−63 (1975
年7月)、および(d)「ポリ(p−オキシベンゾイル
系):被覆用ホモポリマー:圧縮および射出成形用コポ
リマーJ Roger S、 5tors+ et a
l、、コーチインゲス・プラスチックス・プレプリント
(Coatings Plast、 Preprint
) 34巻、 k 1. pp 194−197(19
74年4月)。下記米国特許も参照できる:第3.03
9,994; 3,169,121; 3.321,4
37i 3,553.167;3.637.595F
3,651,014; 3,723,388; 3,7
59.870;3.767.621i 3,77B、4
10; 3,7B7,370; 3,790,528;
3.829,406; 3.890,256;および3
,975,487号。A particularly important polymer is liquid crystal polymer (LCP). Examples of such polymers include the fully aromatic polyester resins described in the following publications:
etal, + Journal of Applied Polymer Science (J, ^pp1. Polym, Sci
), Volume II, pp19B-202 (1959),
tb+r polyarylate (polyester from aromatic dicarboxylic acid and bisphenol) J G, B
ier, Polymer, vol. 15, p.
p 527-535 (August 1974), (C1r
Aromatic polyester plastic J S, G, Co
ttis, Modern Plastics (Modern P
lastics) + IIP 62-63 (1975
), and (d) "Poly(p-oxybenzoyl): homopolymers for coatings: copolymers for compression and injection molding" J Roger S, 5tors+ et a
Coatings Plast, Preprint
) Volume 34, k 1. pp 194-197 (19
April 1974). You may also refer to the following US patent: No. 3.03
9,994; 3,169,121; 3.321,4
37i 3,553.167; 3.637.595F
3,651,014; 3,723,388; 3,7
59.870; 3.767.621i 3,77B, 4
10; 3,7B7,370; 3,790,528;
3.829,406; 3.890,256; and 3
, No. 975, 487.
その他のポリエステルは、たとえば、(a)[自己強化
熱可塑性ポリエステルX7G−A J 11.J、 J
acksonJr、、 et al、+米国プラスチッ
クス工業会、強化プラスチンクス/複合材部会、第30
回年次技術会議録(1975) 、セクション17−ロ
、 Il+11−4 、(blベルギー国特許第838
,935および828 、936号、(C)オランダ国
特許第7505551号、+d+西独国特許公開公報第
2520819.2520820.2722120.2
834535.2834536および2834537号
、[81特開昭50−43223.52−132116
および53−021293号、ならびに(fl米国特許
第3,991.083; 4,991,014i 4.
057,597.4,066.620F 4,067.
852; 4.075.262.4.083,829F
4,093,595i 4,112,212.4.1
18,372; 4,130,545; 4,130.
702; 4,146,702.4,153.779.
4,156.070i 4.159.365; 4,1
60,755; 4,161,470; 4,169.
933; 4.1B1,792; 4,183,895
i 4.1B4,996; 4,188,476、4,
191,681、4,201,856; 4,219,
461.4,224,433; 4,226.970;
4,230.81?14,232,143i 4,2
38.598; 4,238,600、4,239,9
13; 4,242,496.4,245.082;
4,245.804; 4.247,514; 4,2
56.624; 4,265,802i 4,267.
289i 4.269,965.4,279,803.
および4,299,756号に開示されている。Other polyesters include, for example, (a) [Self-reinforced thermoplastic polyester X7G-A J 11. J, J
Ackson Jr., et al. + American Plastics Industry Association, Reinforced Plastics/Composites Subcommittee, No. 30
Proceedings of the Annual Technical Conference (1975), Section 17-L, Il+11-4, (bl Belgian Patent No. 838
, 935 and 828, 936, (C) Dutch Patent No. 7505551, +d+ West German Patent Publication No. 2520819.2520820.2722120.2
834535.2834536 and 2834537, [81 JP-A-50-43223.52-132116
and 53-021293, and (fl U.S. Pat. No. 3,991.083; 4,991,014i 4.
057,597.4,066.620F 4,067.
852; 4.075.262.4.083,829F
4,093,595i 4,112,212.4.1
18,372; 4,130,545; 4,130.
702; 4,146,702.4,153.779.
4,156.070i 4.159.365; 4,1
60,755; 4,161,470; 4,169.
933; 4.1B1,792; 4,183,895
i 4.1B4,996; 4,188,476, 4,
191,681, 4,201,856; 4,219,
461.4,224,433; 4,226.970;
4,230.81?14,232,143i 4,2
38.598; 4,238,600, 4,239,9
13; 4,242,496.4,245.082;
4,245.804; 4.247,514; 4,2
56.624; 4,265,802i 4,267.
289i 4.269,965.4,279,803.
and No. 4,299,756.
好ましいポリエステルおよびコポリエステルは、本質的
に下記一般式で示される反復基を有する構造単位からな
るものである:
(1) −+0−R1−0+ および
(II) +OCRt Co+ならびに/または(II
) +ORs Co+。Preferred polyesters and copolyesters are those consisting essentially of structural units having repeating groups of the following general formula: (1) -+0-R1-0+ and (II) +OCRt Co+ and/or (II
) +ORs Co+.
上記式中、単位lおよび■(存在する場合)は実質的に
等モル量で存在し、Rt、RtおよびR8は、(l)6
員環からなる芳香族炭素環式単環もしくは縮合環系(た
だし、この環系の連鎖伸長結合は、同じ環上に結合して
いる場合には相互に1.3−もしくは1.4− (好ま
しくは1.4−)位置にあり、別の環上に結合している
場合には、好ましくは平行かつ反対向きの位置にある)
、ならびに(2)2以上の芳香族6員炭素環が単結合(
化学結合)またはtranS−ビニレン基で結合されて
なり、各環の連鎖伸長結合が1.3−もしくは1.4−
(好ましくは1.4−)位置にある環系、よりなる群
から選ばれた基であり;を含有する2価基である)であ
ってもよく、R2(ただし、脂肪族部分がカルボニル基
に結合する)であってもよい。好ましい基(1)の例は
、フェニレンおよびナフチレンである。好ましい基(2
)の例は2環系である。好ましい基illおよび(2)
の具体例を次に示す。In the above formula, the units l and (if present) are present in substantially equimolar amounts, and Rt, Rt and R8 are (l)6
An aromatic carbocyclic monocyclic or fused ring system consisting of member rings (however, the chain extension bonds in this ring system are 1.3- or 1.4-( (preferably in the 1.4-) position and, if bonded on another ring, preferably in parallel and opposite positions)
, and (2) two or more aromatic 6-membered carbocycles have a single bond (
chemical bond) or transS-vinylene group, and the chain extension bond of each ring is 1.3- or 1.4-
(preferably a ring system at the 1,4-) position, a divalent group containing; ) may also be used. Examples of preferred groups (1) are phenylene and naphthylene. Preferred group (2
) is a two-ring system. Preferred groups ill and (2)
A specific example is shown below.
上記の環系は、後述のようにR8を除いて、たとえばク
ロロ、ブロモ、フルオロもしくは低級アルキル(炭素数
1〜4)などの1もしくは2以上の置換基を1もしくは
2以上の環上に有しているものをも包含する。1種類の
単位■と1種類の単位■のみを使用する場合(すなわち
、ホモポリマーを生成させる場合)には、配向した繊維
が確実に得られるようにR1の芳香環系は非置換である
のが好ましい。コポリマーの場合にも、R1の芳香環系
は熱もしくは加水分解不安定性および/またはR3環置
換型コポリマーのコストの点でやはり非置換であるのが
好ましい。The above ring system has one or more substituents on one or more rings, for example, chloro, bromo, fluoro, or lower alkyl (having 1 to 4 carbon atoms), except for R8, as described below. It also includes those who do. If only one type of unit ■ and one type of unit ■ are used (i.e., when producing a homopolymer), the aromatic ring system of R1 should be unsubstituted to ensure that oriented fibers are obtained. is preferred. In the case of copolymers, the R1 aromatic ring system is also preferably unsubstituted due to thermal or hydrolytic instability and/or cost of the R3 ring-substituted copolymer.
単位I、IIおよび■の合計量に基づいて25モル%ま
で、好ましくは5モル%までが、上に記載したものには
該当しないがポリマーの異方性メルト形成能を妨害しな
い芳香族ポリマー形成性単位(すなわち、連鎖伸長官能
基が芳香環に結合している単位)である(コ)ポリエス
テルもまた包含される。かかる単位の例を次に挙げるが
、これらに制限されるものではない:
?
上述した(コ)ポリエステルは、単位■と■とを実質的
に等モル量で含有するもの、単位■のみを含有するもの
、単位■、■および■の組合せを含有するものでよく、
もちろん単位!、■および■のいずれについても2種以
上の単位をポリマー中に存在させることができる。Up to 25 mol %, preferably up to 5 mol %, based on the total amount of units I, II and ■, forming aromatic polymers not falling under those mentioned above but not interfering with the ability of the polymer to form anisotropic melts. Also included are (co)polyesters that are functional units (ie, units in which a chain extension functional group is attached to an aromatic ring). Examples of such units include, but are not limited to: ? The above-mentioned (co)polyester may contain the units ■ and ■ in substantially equimolar amounts, contain only the unit ■, or contain a combination of the units ■, ■, and ■.
Unit of course! , (1) and (2), two or more types of units can be present in the polymer.
本発明で用いる好ましい(コ)ポリエステルは本質的に
単位■および■からなるものである。かかるポリマーに
おいて、R+ は1,4−フェニレン、クロロ−、ジク
ロロ−、ブロモ−、ジブロモ−、メチル−、ジメチル−
1およびフルオロ−1,4−フェニレン、4.4′−ビ
フェニレン、および3.3’、5.5”−テトラメチル
−4,4”−ビフェニレンよりなる群がら選ばれ、R8
はtrans−C4−シクロヘキシレン、trans−
2+5−ジメチル−1,4−シクロヘキシレン、tra
ns−ビニレンビス(l、4−フェニレン”) 、4.
4・−ビフェニレン、2.6−ナフチレン、および1,
4−フェニレンよりなる群から選ばれるのが好ましく、
ただし単位IもしくはHのいずれかを2種以上存在させ
る。かかるコポリエステルのうち、次の2種類が性質お
よびコストの面で特に好ましい。第1の種類は、本質的
に下記反復単位からなるポリマーである:
式中、Xはクロロ、ブロモ、フルオロおよびメチル基よ
りなる群から選ばれ、nは1または2であり、Yは4,
4゛−ビフェニレンおよび2,6−ナフチレンよりなる
群から選ばれ、
の比は、4:lないし1:4の範囲内である。第2の種
類のポリマーは、本質的に下記反復単位からなるポリマ
ーである:
式中、2は4,4°−ビフェニレン、2.6−ナフチレ
ンおよび1.4−フェニレンよりなる群から選ばれ、の
比は、4:1ないし3:2の範囲内である。どちらの種
類のポリマーも、上述のように、25モル%までの上記
範囲外の単位を含有しうる。Preferred (co)polyesters for use in the present invention are those consisting essentially of units (1) and (2). In such polymers, R+ is 1,4-phenylene, chloro-, dichloro-, bromo-, dibromo-, methyl-, dimethyl-
R8 is selected from the group consisting of
is trans-C4-cyclohexylene, trans-
2+5-dimethyl-1,4-cyclohexylene, tra
ns-vinylene bis(l,4-phenylene"), 4.
4-biphenylene, 2,6-naphthylene, and 1,
Preferably selected from the group consisting of 4-phenylene,
However, two or more types of either units I or H are present. Among such copolyesters, the following two types are particularly preferred in terms of properties and cost. The first type are polymers consisting essentially of the following repeating units: where X is selected from the group consisting of chloro, bromo, fluoro and methyl groups, n is 1 or 2, and Y is 4,
selected from the group consisting of 4'-biphenylene and 2,6-naphthylene, and the ratio of is in the range of 4:1 to 1:4. The second type of polymer is a polymer consisting essentially of the following repeating units: where 2 is selected from the group consisting of 4,4°-biphenylene, 2,6-naphthylene and 1,4-phenylene; The ratio is within the range of 4:1 to 3:2. Both types of polymers may contain up to 25 mole % of units outside the above ranges, as discussed above.
使用しうるジカルボン酸としては、テレフタル酸、4,
4゛−ビ安息香酸、4,4°−オキシジ安息香酸、4.
4°−チオジ安息香酸、4−カルボキシフェノキシ酢酸
、C4’−trans−スチルベンジカルボン酸、2゜
6−ナフタレンジカルボン酸、エチレンオキシ−4,4
”−ジ安息香酸、イソフタル酸、以上のジカルボン酸の
ハロゲンおよびメチル置換誘導体、C4−tranS−
シクロヘキサンジカルボン酸、2,5−ジメチル−1゜
4− trans−シクロヘキサンジカルボン酸などが
列挙される。Dicarboxylic acids that can be used include terephthalic acid, 4,
4′-bibenzoic acid, 4,4°-oxydibenzoic acid, 4.
4°-thiodibenzoic acid, 4-carboxyphenoxyacetic acid, C4'-trans-stilbenedicarboxylic acid, 2°6-naphthalene dicarboxylic acid, ethyleneoxy-4,4
"-dibenzoic acid, isophthalic acid, halogen- and methyl-substituted derivatives of the above dicarboxylic acids, C4-tranS-
Examples include cyclohexanedicarboxylic acid, 2,5-dimethyl-1°4-trans-cyclohexanedicarboxylic acid, and the like.
フェノールカルボン酸の例としては、6−ヒドロキシ−
2−ナフトエ酸、4−ヒドロキシ−4°−カルボキシア
ゾベンゼン、フェルラ酸、4−ヒドロキシ安息香酸、4
−(4’−ヒドロキシフェノキシ)安息香酸および4−
ヒドロキシ桂皮酸、ならびに以上の化合物のアルキル、
アルコキシおよびハロゲン置換誘導体が挙げられるが、
これらに限定されるものではない。Examples of phenolic carboxylic acids include 6-hydroxy-
2-naphthoic acid, 4-hydroxy-4°-carboxyazobenzene, ferulic acid, 4-hydroxybenzoic acid, 4
-(4'-hydroxyphenoxy)benzoic acid and 4-
hydroxycinnamic acid, as well as alkyls of the above compounds,
Alkoxy and halogen substituted derivatives include,
It is not limited to these.
単位■のみを含有する種類の(コ)ポリエステルとして
は、本質的に下記2種類の反復単位よりなるポリマーが
好ましい:
(コ)ポリエステルの製造は、2価フェノールの誘導体
と芳香脂肪族、芳香族または環杖脂肪族ジカルボン酸も
しくはその誘導体とを溶融重縮合させることにより行う
のが好ましい、好都合な製造法は、2価フェノールのジ
酢酸エステルをジカルボン酸と溶融重縮合させる方法で
ある。あるいは、ポリエステルおよびコポリエステルの
製造における共反応物質としてフェノールカルボン酸も
しくはその誘導体を使用することもできる。As the type of (co)polyester containing only the unit ■, preferred are polymers consisting essentially of the following two types of repeating units: A convenient method of preparation, preferably carried out by melt polycondensation with a cycloaliphatic dicarboxylic acid or a derivative thereof, is the melt polycondensation of a diacetate ester of a dihydric phenol with a dicarboxylic acid. Alternatively, phenolic carboxylic acids or derivatives thereof can be used as coreactants in the production of polyesters and copolyesters.
好ましくはジ酢酸エステル誘導体の形態で使用する2価
フェノールの例としては、ヒドロキノン、クロロヒドロ
キノン、ブロモヒドロキノン、メチルヒドロキノン、ジ
メチルヒドロキノン、ジクロロヒドロキノン、ジブロモ
ヒドロキノン、4.4’−オキシジフェノール、4,4
゛−イソプロピリデンジフェノール、4.4′−チオジ
フェノール、4.4′−ビフェノール、3.5.3’、
5°−テトラメチル−4,4”−ビフェノール、3,5
.3’、5”−テトラクロロ−4,4゛−ビフェノール
、2,6−シヒドロキシナフタレン、2,7−シヒドロ
キシナフタレン、および4.4′−メチレンジフェノー
ルなどを列挙できる。Examples of dihydric phenols preferably used in the form of diacetate derivatives include hydroquinone, chlorohydroquinone, bromohydroquinone, methylhydroquinone, dimethylhydroquinone, dichlorohydroquinone, dibromohydroquinone, 4,4'-oxydiphenol, 4, 4
゛-isopropylidenediphenol, 4.4'-thiodiphenol, 4.4'-biphenol, 3.5.3',
5°-tetramethyl-4,4”-biphenol, 3,5
.. 3',5''-tetrachloro-4,4'-biphenol, 2,6-cyhydroxynaphthalene, 2,7-cyhydroxynaphthalene, and 4,4'-methylene diphenol can be mentioned.
また、米国特許第4.112,212; 4.130,
702および4.160.755号に記載のように、ア
ルカリ金属水酸化物と遊離基重合開始剤とを使用してメ
チルアクリロキシ安息香酸を重合することにより異方性
ポリマーを製造することもできる。Also, U.S. Patent Nos. 4.112,212; 4.130,
Anisotropic polymers can also be made by polymerizing methylacryloxybenzoic acid using an alkali metal hydroxide and a free radical polymerization initiator, as described in No. 702 and No. 4.160.755. .
使用できるフェノール性カルボンM誘導体にはp−アセ
トキシ安息香酸およびp−アセトキシ桂皮酸などがある
。Phenolic carvone M derivatives that can be used include p-acetoxybenzoic acid and p-acetoxycinnamic acid.
各種ポリエステルおよびコポリエステルの例を次に挙げ
るが、これらに限定されるものでないことは当然である
コポリ (メチル−1,4−フェニレン・2.5−ジメ
チル−trans−へキサヒドロテレフタレート)、コ
ポリ (メチル−1,4−フェニレン・tranS−へ
キサヒドロテレフタレート/テレフタレート) (8/
2) 、コポリ (クロロ−1,4−フェニレン・tr
ans−ヘキサヒドロテレフタレート/イソフタシー1
−) (9/1)および(8/2)、コポリ (エチル
−1,4−フェニレン・テレフタレート/2,6−ナフ
タレート) (7/3) 、コポリ (ter t−ブ
チル−1,4−フェニレン/3.3”、5.5’−テト
ラメチル−4,4′−ビフェニレン・テレフタレート)
(7/3) 、コポリ(クロロ−1,4−フエニレン
ン3.3’ 、5.5’−テトラクロロ−4,4°−ビ
フェニレン・テレフタレー)) (7/3) 。Examples of various polyesters and copolyesters are listed below, but are not limited to these. (Methyl-1,4-phenylene tranS-hexahydroterephthalate/terephthalate) (8/
2), copoly(chloro-1,4-phenylene/tr
ans-hexahydroterephthalate/isophthathy 1
-) (9/1) and (8/2), copoly (ethyl-1,4-phenylene terephthalate/2,6-naphthalate) (7/3), copoly (tert-butyl-1,4-phenylene /3.3", 5.5'-tetramethyl-4,4'-biphenylene terephthalate)
(7/3), copoly(chloro-1,4-phenylene 3.3', 5.5'-tetrachloro-4,4°-biphenylene terephthalate)) (7/3).
本発明で使用するのに適した全芳香族ポリエステルおよ
びポリ (エステル−アミド)を始めとする液晶ポリマ
ーの生成は、多様なエステル生成技術によって、縮合に
より必要な反復単位を形成する官能基を有している有機
モノマー化合物を反応させることにより実施できる。た
とえば、これらの有機モノマー化合物の官能基は、カル
ボン酸基、ヒドロキシル基、エステル基、アシロキシ基
、酸ハロゲン化物、アミン基などでよい。上記の有機モ
ノマー化合物は、溶融アシドリシス法により、熱交換流
体を存在させずに反応させることができる。この方法で
は、モノマーをまずいっしょに加熱すると、反応物質の
溶融液が生成し、さらに反応を統けると生成ポリマー粒
子が液中に懸濁してくる。縮合の最終段階で、副生ずる
揮発物(例、酢酸または水)の除去を容易にするために
真空を適用してもよい。Liquid crystalline polymers, including fully aromatic polyesters and poly(ester-amides), suitable for use in the present invention can be produced by a variety of ester production techniques with functional groups that form the necessary repeating units by condensation. This can be carried out by reacting organic monomer compounds. For example, the functional groups of these organic monomer compounds may be carboxylic acid groups, hydroxyl groups, ester groups, acyloxy groups, acid halides, amine groups, and the like. The above organic monomer compounds can be reacted without the presence of a heat exchange fluid by the melt acidolysis method. In this method, the monomers are first heated together to form a molten liquid of the reactants, and as the reaction continues, the resulting polymer particles become suspended in the liquid. Vacuum may be applied at the final stage of the condensation to facilitate removal of by-product volatiles (eg acetic acid or water).
米国特許第4.083.829号にはスラリー重合法が
記載されており、この方法も、本発明で用いるのに好適
な全芳香族ポリエステルの生成に採用できる。この方法
によると、固体生成物は熱交換媒質中に懸濁した状態で
得られる。この米国特許の方法は全芳香族ポリエステル
の製造を目的とするものであるが、ポリ(エステル−ア
ミド)の製造にも利用することができる。US Pat. No. 4,083,829 describes a slurry polymerization process that can also be employed to produce wholly aromatic polyesters suitable for use in the present invention. According to this method, a solid product is obtained in suspension in a heat exchange medium. Although the process of this US patent is intended for the production of fully aromatic polyesters, it can also be used to produce poly(ester-amides).
溶融アシドリシス法または米国特許第4,083,82
9号のスラリー重合法のいずれを採用するにせよ、本発
明で用いる全芳香族ポリエステルを誘導する有機上ツマ
ー反応物質は、このモノマーの常態でのヒドロキシル基
をエステル化した変性形態で(すなわち、低級アシルエ
ステルとして)、反応に供してもよい、低級アシル基は
炭素数約2〜4のものが好ましい、好ましくは、有機モ
ノマー反応物質の酢酸エステルを反応に供する。ポリ
(エステル−アミド)を製造する場合には、アミン基も
低級アシルアミドとして反応に供することができる。Melt acidolysis method or U.S. Pat. No. 4,083,82
Regardless of which slurry polymerization method No. 9 is employed, the organic super-reactant from which the fully aromatic polyester used in the present invention is derived is in a modified form in which the normal hydroxyl groups of this monomer are esterified (i.e. The lower acyl group preferably has about 2 to 4 carbon atoms, and preferably the acetate ester of the organic monomer reactant is used for the reaction. Poly
(ester-amide), the amine group can also be subjected to the reaction as a lower acylamide.
溶融アシドリシス法または米国特許第4.083.82
9号のスラリー重合法のいずれにも任意に使用できる代
表的な触媒としては、ジアルキルスズオキシド(例、ジ
ブチルスズオキシド)、ジアリールスズオキシド、二酸
化チタン、二酸化アンチモン、アルコキシチタンシリケ
ート、チタンアルコキシド、カルボン酸のアルカリおよ
びアルカリ土類金属塩(例、酢酸亜鉛)、ルイス酸(例
、BFs)ハロゲン化水素(例、HCJ)などの気体状
酸触媒、などがある。一般に触媒の使用量は、モノマー
の全重量に基づいて約0.001〜1重量%、最も普通
には約0.01〜0.2重量%である。Melt Acidolysis Method or U.S. Patent No. 4.083.82
Representative catalysts that may optionally be used in any of the No. 9 slurry polymerization methods include dialkyltin oxides (e.g., dibutyltin oxide), diaryltin oxides, titanium dioxide, antimony dioxide, alkoxytitanium silicates, titanium alkoxides, carboxylic acids. alkali and alkaline earth metal salts (eg, zinc acetate), Lewis acids (eg, BFs), gaseous acid catalysts such as hydrogen halides (eg, HCJ), and the like. Generally, the amount of catalyst used is about 0.001 to 1% by weight, most usually about 0.01 to 0.2% by weight, based on the total weight of monomers.
本発明に用いるのに適した全芳香族ポリエステルおよび
ポリ(エステル−アミド)は、一般のポリエステル溶剤
には実質的に不溶性の傾向を示し、したがって溶液加工
は受けさせにくい。ただし、既に述べたように、このよ
うなポリエステルは一般の溶融加工法により容易に加工
できる。特に好ましい全芳香族ポリマーは、ペンタフル
オロフェノールにはいくらか可溶である。Fully aromatic polyesters and poly(ester-amides) suitable for use in the present invention tend to be substantially insoluble in common polyester solvents and are therefore not amenable to solution processing. However, as already mentioned, such polyesters can be easily processed using common melt processing methods. Particularly preferred wholly aromatic polymers are somewhat soluble in pentafluorophenol.
本発明で用いるのに好ましい全芳香族ポリエステルは、
一般に約2 、000〜200,000 、好ましくは
約10.000〜5σ、000、さらに好ましくは約2
0.000〜25.000の重量平均分子量を示す。本
発明で用いるのに好ましい全芳香族ポリ (エステル−
アミド)は、一般に約s、ooo〜50.000、好ま
しくは約10,000〜30,000、たとえば約15
,000〜17,000の分子量を示す。かかる分子量
の測定は、ゲル透過クロマトグラフィー、あるいはポリ
マーの溶液形成を伴わない他の標準的測定法、たとえば
圧縮成形フィルムについての赤外分光法による末端基の
測定等によって実施できる。また、ペンタフルオロフェ
ノール溶液の状態での光散乱法を利用して分子量を測定
することもできる。Preferred wholly aromatic polyesters for use in the present invention are:
Generally about 2,000 to 200,000, preferably about 10,000 to 5,000, more preferably about 2
It exhibits a weight average molecular weight of 0.000 to 25.000. Preferred wholly aromatic poly(ester-
amide) generally about s, ooo to 50,000, preferably about 10,000 to 30,000, for example about 15
,000 to 17,000. Such molecular weight measurements can be performed by gel permeation chromatography or other standard measurements that do not involve solution formation of the polymer, such as end group measurements by infrared spectroscopy on compression molded films. Moreover, the molecular weight can also be measured using a light scattering method in the state of a pentafluorophenol solution.
本発明で用いる全芳香族ポリエステルおよびポリ (エ
ステル−アミド)は、一般に60℃においてペンタフル
オロフェノール中に0.1重量%の濃度で溶解した場合
に、少なくとも約2.0a/g、たとえば、約2.0〜
10.0dl/gの対数粘度数(1,V、)を示す。The fully aromatic polyesters and poly(ester-amides) used in the present invention generally have a concentration of at least about 2.0 a/g when dissolved in pentafluorophenol at 60<0>C, e.g. 2.0~
It exhibits a logarithmic viscosity number (1, V,) of 10.0 dl/g.
本発明の目的にとって、ポリマー成分のポリマー主鎖に
存在する芳香環は、芳香環に結合している水素原子の少
なくとも一部が置換されているものでもよい。かかる置
換基としては、炭素数4以下のアルキル基、炭素数4以
下のアルコキシ基、ハロゲン、ならびにフェニルおよび
置換フェニルの
絋ような別の芳香環が挙げられる。好ましいハロゲンに
はフッ素、塩素および臭素がある。臭素原子は高温で有
機化合物から脱離する傾向があるが、臭素は脂肪族鎖よ
り芳香環に結合している方がより安定しているので、芳
香環に対する可能な置換基に含めるのに不都合はない。For purposes of the present invention, the aromatic rings present in the polymer backbone of the polymer component may be those in which at least some of the hydrogen atoms bonded to the aromatic rings have been replaced. Such substituents include alkyl groups having up to 4 carbon atoms, alkoxy groups having up to 4 carbon atoms, halogen, and other aromatic rings such as phenyl and substituted phenyl groups. Preferred halogens include fluorine, chlorine and bromine. Although bromine atoms tend to dissociate from organic compounds at high temperatures, bromine is more stable attached to aromatic rings than to aliphatic chains, making it inconvenient to include as a possible substituent for aromatic rings. There isn't.
混合繊維の実質的に均一な分布を意図した本発明の重要
な特徴は、溶融温度が十分に高い非熱可塑性材料に相容
性のある熱可塑性材料を組み合わせたことであり、それ
により熱可塑性材料を溶融させるには十分であるが、強
化用材料を溶融させることはできない程度の熱と圧力を
加えることによって効果的な結合と一体化を達成できる
。したがって、比較的高融点の熱可塑性材料の使用も本
発明の強化用繊維の方に包含される。ただし、明細書中
ではかかる材料を説明の簡略化のために「非熱可塑性」
と記載している。A key feature of the present invention, intended for a substantially uniform distribution of blended fibers, is the combination of a compatible thermoplastic material with a non-thermoplastic material having a sufficiently high melting temperature, thereby making the thermoplastic Effective bonding and integration can be achieved by applying sufficient heat and pressure to melt the materials, but not the reinforcing material. Therefore, the use of relatively high melting point thermoplastic materials is also encompassed by the reinforcing fibers of the present invention. However, in the specification, such materials are referred to as "non-thermoplastic" for the sake of simplicity.
It states:
本発明において使用しうる強化用繊維は、金属質または
セラミック、非晶質、多結晶質もしくは単結晶の強化用
繊維またはフィラメントである。The reinforcing fibers that can be used in the present invention are metallic or ceramic, amorphous, polycrystalline or single crystal reinforcing fibers or filaments.
一般的な例としては、炭素、ガラス、ホウ素および窒化
ホウ素、炭化珪素、窒化珪素およびアルミナなどのセラ
ミック繊維、アラミド、秩序化ポリマーなどがある。Common examples include carbon, glass, boron and boron nitride, ceramic fibers such as silicon carbide, silicon nitride and alumina, aramids, ordered polymers, etc.
強化用繊維として炭素繊維を使用することは、米国特許
出願第589,823.589,825および589,
817号(いずれも1984年3月15日出願)に記載
されている。The use of carbon fibers as reinforcing fibers is described in U.S. Patent Application Nos. 589,823, 589,825 and 589,
No. 817 (both filed on March 15, 1984).
使用しうるガラス繊維は工業生産され、市販されている
。ガラス繊維は、底面に非常に微細な多数の孔をもった
白金容器に収容したガラスの溶融体から溶融ガラスを高
速度で引出し、極微細直径にガラスを繊維化したもので
ある。ガラスフィラメントには、通常「ブツシュ」と呼
ばれる白金容器から引出されてすぐに、最終的なガラス
ヤーンの使用熱可塑性繊−ポ適合性を向上させる作用を
するサイズ剤により予備処理を施す。Glass fibers that can be used are industrially produced and commercially available. Glass fiber is produced by drawing molten glass at high speed from a molten glass contained in a platinum container with a large number of very fine holes in the bottom, and turning the glass into fibers with extremely fine diameters. Immediately after the glass filaments are drawn from the platinum container, commonly called a "bush", they are pretreated with a sizing agent which serves to improve the compatibility of the final glass yarn with the thermoplastic fiber used.
本発明で使用しうるガラス繊維には、非ストランド化フ
ィラメント状の連続ガラス繊維、ストランド化ガラスフ
ィラメント、ストランド化ガラスフィラメントのヨリの
ない束(ツイストレス・ロービングを包含)が含まれ、
本明細書では以上をすべてガラス繊維と言及する。Glass fibers that can be used in the present invention include non-stranded filamentary continuous glass fibers, stranded glass filaments, and straight bundles of stranded glass filaments (including twistless rovings);
In this specification, all of the above are referred to as glass fibers.
本発明で意図し、その実施に使用するのに適したサイズ
剤は、ガラス繊維の処理に慣用されているものである。Sizes contemplated by this invention and suitable for use in its practice are those conventionally used in the treatment of glass fibers.
かかるサイズ剤は有機珪素化合物またはウニルナ−錯体
化合物のようなガラス繊維定着剤を必須成分として含有
する。Such sizing agents contain as an essential component a glass fiber adhesion agent such as an organosilicon compound or a unirna complex compound.
好ましい定着剤は、γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、N−(β−アミノエチル)−r−アミノプロピル
トリエトキシシランなどのアミノシラン類である。ただ
し、これ以外にも任意の有機シラン類ならびに相当する
シラノール類およびポリシロキサン類も使用できる。本
発明の実施に使用できる他の好適な定着剤の代表例には
、有機珪素化合物、その加水分解生成物および重合生成
物(ポリシロキサン)がある。Preferred fixing agents are aminosilanes such as γ-aminopropyltriethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-r-aminopropyltriethoxysilane. However, any other organic silanes and corresponding silanols and polysiloxanes can also be used. Representative examples of other suitable adhesion promoters that can be used in the practice of this invention include organosilicon compounds, their hydrolysis products and polymerization products (polysiloxanes).
上述した有機珪素化合物に代えて、3価クロムの核原子
にカルボキシラド基が配位したウニルナ−錯体化合物も
使用でき、このカルボキシラド基はさらにアミノ基もし
くはエポキシ基を含有していてもよい、好適なウニルナ
−錯体化合物には、ステアラド塩化第ニクロム、メタク
リラド塩化第ニクロム、アミノプロピラド塩化第ニクロ
ム、グリシン第ニクロム錯体またはグリクラド塩化第ニ
クロムがある。Instead of the above-mentioned organosilicon compound, a unirna complex compound in which a carboxylad group is coordinated to the core atom of trivalent chromium can also be used, and this carboxylad group may further contain an amino group or an epoxy group. Suitable unirna-complex compounds include stearade dichrome chloride, methacrylad dichrome chloride, aminopropylad dichrome chloride, glycine dichrome complex or gliclad dichrome chloride.
本発明で使用しうるセラミック繊維には、炭化珪素繊維
(超微細β−5iC結晶)、窒化珪素繊維(SisNJ
およびアルミナ繊維(^1.o)がある。Ceramic fibers that can be used in the present invention include silicon carbide fibers (ultrafine β-5iC crystals), silicon nitride fibers (SisNJ
and alumina fiber (^1.o).
所要の強度を有する炭化珪素繊維系はすべて使用できる
が、平均フィラメント直径が50ミクロンまでのマルチ
フィラメント炭化珪素ヤーンが好ましく、特に平均フィ
ラメント直径が5〜15ミクロンのヤーンが好ましい。Although any silicon carbide fiber system having the required strength can be used, multifilament silicon carbide yarns having an average filament diameter of up to 50 microns are preferred, especially yarns having an average filament diameter of 5 to 15 microns.
炭化珪素モノフィラメントを使用する場合には、直径約
140ミクロンの典型的な炭化珪素モノフィラメントが
米国AVCOシステムズ社から市販されている。この繊
維は3450 MPaまでの平均引張強度を示し、13
00℃以上の耐熱能力があり、酸化性環境において安定
である。If a silicon carbide monofilament is used, a typical silicon carbide monofilament having a diameter of about 140 microns is commercially available from AVCO Systems, Inc., USA. This fiber exhibits an average tensile strength of up to 3450 MPa and 13
It has a heat resistance ability of 00°C or higher and is stable in oxidizing environments.
アルミナ繊維は以前から市販されている。これは、その
優れた強度および弾性率(特に高温での)から金属マト
リックス複合材への応用に特に関心が持たれていた。か
ってのアルミナ繊維は、大直径(>350μ)の単結晶
ロノドとアルミナホイスカーの主要2種類に大別さ鉗τ
。これらは、単結晶繊維はコストが非常に高く、ホイス
カーは取扱いと加工性に問題があったため、複合材への
使用の意気込みが薄れてしまった。しかし、高品質のア
ルミナヤーンの出現により状況は変化し、このアルミナ
ヤーンは低価格化の可能性と有望な機械的性質のために
複合材への使用が本格的に検討されている。一般にかか
るアルミナ繊維は、米国デュポン社および3M社、なら
びに住友化学工業■により製造されている。Alumina fibers have been commercially available for some time. It has been of particular interest for applications in metal matrix composites due to its excellent strength and modulus (especially at high temperatures). In the past, alumina fibers were divided into two main types: large-diameter (>350μ) single-crystal fibers and alumina whiskers.
. Single-crystal fibers are very expensive, and whiskers have problems in handling and processability, so enthusiasm for using them in composite materials has waned. However, the situation has changed with the advent of high-quality alumina yarns, which are being seriously considered for use in composites due to their potential low cost and promising mechanical properties. Generally, such alumina fibers are manufactured by DuPont and 3M in the United States, and Sumitomo Chemical.
FP織繊維呼ばれるデュポン社製のアルミナ繊維は、断
面が直径20.uの円形で、1トウ当たり210本の繊
維からなる長尺(連続長)ヤーンである。DuPont's alumina fiber, called FP woven fiber, has a cross section with a diameter of 20. It is a long (continuous length) yarn having a circular shape of 210 fibers per tow.
これには2種類の形態がある。■型は純α−アルミナで
あし、■型も同様であるが、ガラスの薄層で被覆されて
いる。もともと■型は樹脂マトリックス複合体用であり
、■型は金属マトリックス複合体用である。しかし、本
発明においてはどちらの種類のアルミナ繊維もセラミッ
ク複合体に適していることが判明した。初期繊維強度は
1380MPa (200,000psi)程度と特に
高(はないが、この強度が安定で、取扱いにより影響を
受けず、この点が取扱い前の「素朴」な状態では初期強
度がより高いアルミナヤンドで強化した複合体が示す強
度特性の挙動と大きく異なる点である。This takes two forms. Type 2 is made of pure α-alumina, and type 2 is similar, but covered with a thin layer of glass. Originally, the ■ type was for resin matrix composites, and the ■ type was for metal matrix composites. However, both types of alumina fibers have been found suitable for ceramic composites in the present invention. The initial fiber strength is about 1380 MPa (200,000 psi), which is not particularly high, but this strength is stable and unaffected by handling. This is a point that is significantly different from the behavior of strength properties exhibited by composites reinforced with .
住友化学製のアルミナ繊維もヤーンの形態で製造されて
いるが、FP織繊維類似していない部分もある。実際こ
の繊維は純アルミナではなく、少量のSingが存在し
、非常に微細構造なため、1350℃という高い使用温
度が可能であると称されている。Alumina fibers manufactured by Sumitomo Chemical are also produced in the form of yarns, but there are some areas in which they are not similar to FP woven fibers. In fact, this fiber is not pure alumina, contains a small amount of Sing, and has a very fine structure, so it is said that it can be used at temperatures as high as 1350°C.
この繊維は、その比機械的特性からみて有望である。そ
の比強度は、低密度および高引張強度のためにFP織繊
維2倍近い値を示し、しかも比弾性率はFP織繊維特性
とほぼ同等である。この住人化学製アルミナ繊維は取扱
い性にも優れているようである。This fiber is promising due to its specific mechanical properties. Its specific strength is nearly twice that of FP woven fibers due to its low density and high tensile strength, and its specific modulus is almost the same as the FP woven fiber properties. This alumina fiber produced by Juju Kagaku seems to have excellent handling properties.
窒化ホウ素は、その既知特性、たとえば極めて高い耐熱
性〔酸化性雰囲気中で980℃(1800″F)、還元
性雰囲気中で2760℃(5000°F)〕、絶縁耐力
(950v/5it)、広い温度範囲における高い表面
および体積抵抗率ならびに低い誘電正接により、高温強
化用繊維としての可i性は非常に有望である。Boron nitride has known properties such as extremely high temperature resistance (980°C (1800″F) in an oxidizing atmosphere, 2760°C (5000°F) in a reducing atmosphere), dielectric strength (950V/5IT), wide Due to the high surface and volume resistivities and low dielectric loss tangents in the temperature range, their potential as high temperature reinforcing fibers is very promising.
この繊維は各種の直径のものがあるが、直径約10μの
ものが好ましく、直径約30μまでの繊維が使用できる
。連続窒化ホウ素繊維(窒化ホウ素含有量99+χ)が
米国カーポランダム社より市販されている。These fibers are available in various diameters, but preferably have a diameter of about 10 microns, and fibers with a diameter of up to about 30 microns can be used. Continuous boron nitride fibers (boron nitride content 99+χ) are commercially available from Carporundum, Inc., USA.
本発明に特に有用な強化用繊維は、束またはトウのデニ
ール数が1〜100,000の範囲内で、フィラメント
数(カウント)が300〜300,000本のもの、好
ましくはデニール数がi 、 ooo〜16.000で
、フィラメント数が3.000〜24.000本のもの
である。Reinforcing fibers particularly useful in the present invention are those with a bundle or tow denier of 1 to 100,000 and a filament count of 300 to 300,000, preferably a denier of i, ooo~16,000, and the number of filaments is 3,000~24,000.
強化用繊維はまた、少なくとも約100,000 ps
i (7゜000kg/d)の引張強度と約10〜12
0X10’ psi(7〜5txios kg/cd)
の引張弾性率とを示すものがよい。The reinforcing fibers also have at least about 100,000 ps
i (7°000 kg/d) and a tensile strength of about 10 to 12
0X10' psi (7~5txios kg/cd)
It is preferable to have a tensile modulus of elasticity of .
本発明に特に有用な熱可塑性繊維は、その束の断面積が
強化用繊維トウの束断面積の約2倍ないし172倍のも
のである。熱可塑性繊維の束またはトウのデニール数は
1〜50の範囲内であり、繊維数は単フィラメントのデ
ニール数に応じて変動しよう (デニール数の小さいフ
ィラメントはど繊維数は多くする必要がある)、ただし
一般には、約lO〜150.000本、好ましくは10
0〜io、ooo本のフィラメントを使用する。繊維の
モジユラスは、約50.000〜500.000 ps
i (3,500〜35,000kg/csl)の範囲
内がよい。また熱可塑性繊維の融点は、室温より高い5
0℃以上、好ましくは135℃以上でなければならない
。もちろん、繊維は、本発明において有用であるために
は、約1000°F (538℃)以下、好ましくは8
00 ’F(427℃)以下で溶融・融着するものでな
ければならない。Thermoplastic fibers particularly useful in the present invention are those whose bundle cross-sectional area is about 2 to 172 times the bundle cross-sectional area of the reinforcing fiber tow. The denier of a bundle or tow of thermoplastic fibers may range from 1 to 50, and the number of fibers may vary depending on the denier of the single filament (lower denier filaments require a higher number of fibers). , but generally about 10 to 150,000, preferably 10
0 to io, ooo filaments are used. The modulus of the fiber is approximately 50.000 to 500.000 ps
i (3,500 to 35,000 kg/csl). Furthermore, the melting point of thermoplastic fibers is higher than room temperature.
The temperature must be above 0°C, preferably above 135°C. Of course, to be useful in the present invention, the fibers must be below about 1000°F (538°C), preferably 8
It must be able to melt and fuse at temperatures below 00'F (427°C).
2種類の繊維の重量混合比は広範囲にわたる。The weight mixing ratio of the two types of fibers can vary over a wide range.
ただし、満足す果き複合体を製造するには、強化用繊維
を完全に濡らすのに十分な量の熱可塑性ポリマー繊維を
使用する必要がある。一般に、容量%で約30%以上の
熱可塑性ポリマー繊維を使用する。熱可塑性ポリマー繊
維の使用量の上限は必要とする強度特性に応じて変動す
る。一般に、強化用繊維の量が約10容量%を下回ると
、得られる複合生成物の強度および剛性の特性が、より
多量の強化用繊維を含有する生成物に比べて劣るように
なり、非強化マトリックスと比べた向上を殆どあるいは
全く示さなくなる。好ましくは、約20〜60容量%の
強化用繊維材料を混合トウ中に存在させ本発明で用いる
強化用繊維と熱可塑性繊維のほかに、本発明の繊維ブレ
ンドに炭素繊維を強化用繊維として加えることもできる
。この追加の炭素繊維を添加する場合には、強化用繊維
の使用量を約10容量%程度まで低下させることができ
る。ただし、添加した炭素繊維の量と強化用I41i雑
の使用量の合計量の最大値は、上記の強化用繊維単独の
場合の上限値を超えないようにする。However, to produce a satisfactory composite, it is necessary to use a sufficient amount of thermoplastic polymer fibers to completely wet the reinforcing fibers. Generally, greater than or equal to about 30% by volume thermoplastic polymer fibers are used. The upper limit for the amount of thermoplastic polymer fiber used will vary depending on the strength properties desired. Generally, when the amount of reinforcing fibers is less than about 10% by volume, the strength and stiffness properties of the resulting composite product become inferior compared to products containing higher amounts of reinforcing fibers, and It shows little or no improvement compared to the matrix. Preferably, about 20-60% by volume of reinforcing fiber material is present in the mixed tow, and in addition to the reinforcing fibers and thermoplastic fibers used in the present invention, carbon fibers are added as reinforcing fibers to the fiber blends of the present invention. You can also do that. When this additional carbon fiber is added, the amount of reinforcing fiber used can be reduced to about 10% by volume. However, the maximum value of the total amount of the added carbon fiber and the amount of reinforcing I41i miscellaneous used should not exceed the upper limit in the case of the reinforcing fiber alone.
次に添付図面により本発明の詳細な説明する。The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図において、強化用繊維トウ1は上記の特性を有す
るものを使用する0強化用繊維トウからの繊維を繊維ガ
イド3を経て第1ゴデツトロール4を通過させる。第1
ゴデツトロールと第2ゴデフトロール11の回転速度は
、第2ゴデツトロールが第1ゴデツトロールよりやや遅
く回転するように調整し1ある。したがって、この2つ
のゴデツトロール間の繊維(この間に本発明の方法によ
り拡幅と混合が行われる)は低張力状1!(無張力に近
い状態)に保持され、それにより繊維の効果的な混合が
可能となる。ポリブチレンテレフタレート繊維のような
個別の各熱可塑性ポリマー繊維はボビンラック2に装着
されており、各ポリマー繊維は繊維ガイド3を経て第1
ゴデフトロール4に送られる。繊維がボビンを出てがら
ゴデツトロールに接触するまでの間にテンションコーム
(張力クシ、図示せず)を使用してもよい。このテンシ
ョンコームは繊維とゴデツトロールとの接触を改善し、
繊維トウの幅を広げる作用をする。In FIG. 1, a reinforcing fiber tow 1 having the above characteristics is used.Fibers from a zero reinforcing fiber tow are passed through a fiber guide 3 and a first godet roll 4. 1st
The rotation speeds of the godet roll and the second godet roll 11 are adjusted so that the second godet roll rotates slightly slower than the first godet roll. Therefore, the fibers between these two godet rolls (during which the widening and mixing are carried out by the method of the invention) are in a low tension state 1! (nearly tension-free), which allows effective mixing of the fibers. Each individual thermoplastic polymer fiber, such as a polybutylene terephthalate fiber, is mounted on a bobbin rack 2, and each polymer fiber passes through a fiber guide 3 to a first
Sent to Godeftroll 4. A tension comb (not shown) may be used while the fibers exit the bobbin and before contacting the godet roll. This tension comb improves the contact between the fibers and the godetstrol,
It acts to widen the width of the fiber tow.
本発明の方法のこの時点では、強化用繊維と熱可塑性繊
維はいずれも混合ないし接触していない。At this point in the process of the present invention, neither the reinforcing fibers nor the thermoplastic fibers are mixed or in contact.
そうではなく、両者は第1ゴデツトロール4の周囲に別
々に離れて巻きついて張力制御を行っている。このゴデ
ツトロールを出た後、方向制御を維持するために個々の
繊維は別々に繊維ガイド5を通過する。繊維ガイド5を
過ぎた後、熱可塑性ポリマー繊維は繊維コーム6を通過
する。この繊維コームは多数の離間したフィンガー(歯
)を有し、熱可塑性ポリマー繊維の個々の細いヤーンを
分離保持して各繊維の離間を保つ作用をする。一方、強
化用繊維は繊維ガイド5を過ぎた後、ガス・バンディン
グ・ジェット7に送られる。Rather, they are wound separately and separately around the first godet roll 4 to provide tension control. After leaving this godet roll, the individual fibers pass separately through a fiber guide 5 to maintain directional control. After passing the fiber guide 5, the thermoplastic polymer fibers pass through a fiber comb 6. The fiber comb has a number of spaced fingers (teeth) that serve to keep the individual fine yarns of thermoplastic polymer fibers separate and spaced apart. On the other hand, after passing through the fiber guide 5, the reinforcing fibers are sent to a gas banding jet 7.
第3図および第4図に示すガス・バンディング・ジェッ
トは、繊維トウの幅を均一に広げるために使用される。Gas banding jets, shown in Figures 3 and 4, are used to uniformly spread the width of the fiber tow.
ガス「バンディング」ジェ゛ットはまた、ガスジェット
が2種類の繊維トウを均一に混合する作用をするため、
混合手段としても使用することができる。バンディング
・ジェットはガス箱40からなり、この中に圧縮空気ま
たは他のガスが慣用の調整可能なガス計量手段41によ
り供給される。ガスジェットを生ずるガス流の好ましい
圧力は、約0.5〜10psi (0,035〜0.7
kg/ai)の範囲内である。1または2以上のガス
流出口44が設けられ、ガス箱の中からのガスが、この
流出口を横断して進む繊維トウに概ね垂直に衝突するよ
うになっている。好ましくは、流出口は図示のようにV
字型であり、V字の突端の向きはガス箱を横切る繊維ト
ウの進行方向と一致させる。Gas "banding" jets also work because the gas jet acts to evenly mix the two types of fiber tows.
It can also be used as a mixing means. The banding jet consists of a gas box 40 into which compressed air or other gas is supplied by conventional adjustable gas metering means 41. The preferred pressure of the gas stream producing the gas jet is about 0.5 to 10 psi (0.035 to 0.7
kg/ai). One or more gas outlets 44 are provided such that gas from within the gas box impinges generally perpendicularly on the fiber tow traveling across the outlets. Preferably, the outlet is V as shown.
It is shaped like a letter V, and the direction of the tip of the V-shape is made to match the direction in which the fiber tow crosses the gas box.
第4図に示すように、ガス・バンディング・ジェットに
はガス箱カバー48を取りつけるられるようにするシム
(間隙調整板)46あるいはその他の手段が設けられ、
繊維が通る流路が確保される。As shown in FIG. 4, the gas banding jet is provided with shims 46 or other means to allow a gas box cover 48 to be attached.
A flow path for the fibers to pass through is ensured.
ガス箱カバーは、クランプ49のような適宜の取付手段
により所定位置に保持される。The gas box cover is held in place by suitable attachment means such as clamps 49.
第2図に示した別の方法では、熱可塑性ポリマー繊維と
強化用繊維の両方をそれぞれガス・バンディング・ジェ
ット装置26および27で処理する。In another method, shown in FIG. 2, both the thermoplastic polymer fibers and reinforcing fibers are treated with gas banding jet devices 26 and 27, respectively.
ただし、特にポリブチレンテレフタレートのような分子
量が低く、融点も低い方であるポリマーについては、上
述した多数の離間したフィンガーを存する繊維コームを
バンディング・ジェットに代えて使用してもよい。However, a fiber comb with multiple spaced fingers as described above may be used in place of the banding jet, especially for polymers with lower molecular weights and lower melting points, such as polybutylene terephthalate.
両方の繊維を2個所のバンディング・ジェットまたはバ
ンディング・ジェットとコームの併用により拡幅した後
、これを混合手段8により混合する。第1図において、
混合手段8は一対の固定ロノドまたはバーである。幅が
広がった強化用繊維トウからの繊維と幅が広がった熱可
塑性繊維トウまたはヤーンからの繊維の両者は、第1固
定ロンドまたはバーの底面で初めて一緒に接触する。こ
れらの繊維は次いで第2固定ロンドまたはバーの上面に
接触して撓みを受け、その結果、混合が行われる。完全
な混合を確保するには、両方の繊維をその全幅にわたっ
て均一に広げ、かつ両方の繊維の広がり幅を実質的に同
一にする必要がある。After both fibers are widened by using two banding jets or a combination of banding jets and a comb, they are mixed by the mixing means 8. In Figure 1,
The mixing means 8 are a pair of fixed rods or bars. Both the fibers from the widened reinforcing fiber tow and the fibers from the widened thermoplastic fiber tow or yarn first come into contact together at the bottom of the first anchoring rond or bar. These fibers then contact the upper surface of a second fixed rond or bar and are subjected to deflection, resulting in mixing. To ensure thorough mixing, both fibers must be spread evenly over their entire width and the spread widths of both fibers must be substantially the same.
また、混合は比較的張力のない状態で行う必要がある。Also, the mixing must be done under relatively tension-free conditions.
繊維トウの一方にでも高張力が付与されると、完全な(
または最適な)混合が起こらないことがある。2個の固
定バーの下と上を通過した後、混合された繊維トウを上
記の絡み用空気ジェットを用いてさらに混合してもよい
。If high tension is applied to one side of the fiber tow, complete (
or optimal) mixing may not occur. After passing under and over the two fixed bars, the mixed fiber tow may be further mixed using the entangling air jets described above.
混合後、繊維は寸法安定性を保持するためのコーム9と
混合繊維に軽度のヨリを与えるためのツイストガイドl
Oを通過する。ヨリは繊維の混合状態を維持するために
付与される。真の半コリを使用する代わりに、当該技術
分野で周知の方法による繊維の仮ヨリ処理を行ってもよ
い。あるいは、繊維巻き処理を使用して混合した繊維を
一体に保持してもよい。上巻き(オーバーラツプ)処理
は任意の適当な種類の繊維により行うことができる。After mixing, the fibers are provided with a comb 9 to maintain dimensional stability and a twist guide l to give the mixed fibers a slight twist.
Pass through O. The twist is applied to maintain the mixed state of the fibers. Instead of using true semi-curling, the fibers may be pre-curled by methods well known in the art. Alternatively, a fiber wrapping process may be used to hold the mixed fibers together. The overwrap process can be performed with any suitable type of fiber.
ただし、上巻き用繊維は比較的少量の熱可塑性繊維から
なるのが好ましい。However, it is preferable that the overwrapping fibers consist of a relatively small amount of thermoplastic fibers.
混合した繊維は次いで第2ゴデツトロール11の周囲を
1周する。このゴデツトロールは、前述のように、第1
ゴデツトロールと共働して、繊維の混合を可能にするた
めに比較的張力のない帯域を形成する作用をする。繊維
は次いで貯蔵のために引取ロール12により引取られる
。もちろん、このゴデツトロールの前後において、仮ヨ
リもしくは真のヨリを付与するか、あるいは別の繊維に
よる繊維トウの巻きつけ処理を行うことも可能である。The mixed fibers then pass around the second godet roll 11 once. As mentioned above, this godets troll is the first
In conjunction with godetstrol, it acts to form a relatively tension-free zone to allow for fiber mixing. The fibers are then taken off by take-off rolls 12 for storage. Of course, it is also possible to provide a temporary twist or a true twist before and after this godet roll, or to wrap the fiber tow with another fiber.
さらに、混合した繊維を一体に保持し、その後の操作で
の取扱いを容易にするのに役立つ適当な繊維仕上処理、
たとえば製織を施して、混合繊維を安定化させてもよい
。In addition, suitable fiber finishing treatments to help hold the mixed fibers together and facilitate handling in subsequent operations;
For example, weaving may be applied to stabilize the blended fibers.
第2図に示す方法は、第1図と同様であるが、ただし液
晶系ポリマーあるいはその他の高融点ポリマーを使用し
た場合に特に好ましい方法である。The method shown in FIG. 2 is similar to that in FIG. 1, but is particularly preferred when liquid crystal polymers or other high melting point polymers are used.
第2図において、強化フィラメント材料のロール21は
テンションコーム22を通してゴデツトロール25上に
強化用繊維を供給する。ロール23から供給される液晶
ポリマー繊維は、ガイド24を通過し、同じゴデツトロ
ール25に送られる。このゴデツトロール上では両繊維
間の分離が保たれている。上述したように、第1ゴデツ
トロール25は、任意の第2ゴデツトロール35と組み
合わせて使用すると、繊維を混合操作中に比較的張力の
ない状態に保持する作用を果たす。混合操作中の高張力
は、完全な混合を確実に起こすには避けねばならない。In FIG. 2, a roll 21 of reinforcing filament material feeds reinforcing fibers through a tension comb 22 onto a godet roll 25. In FIG. The liquid crystal polymer fibers supplied from the roll 23 pass through a guide 24 and are sent to the same godet roll 25. Separation between both fibers is maintained on this godet roll. As mentioned above, the first godet roll 25, when used in combination with the optional second godet roll 35, serves to maintain the fibers in a relatively tension-free state during the mixing operation. High tension during mixing operations must be avoided to ensure complete mixing.
強化用繊維と液晶ポリマー繊維とが第1ゴデツトロール
を通り過ぎた後、この両者をそれぞれガイド28および
29を経て別々のガス・バンディング・ジェット26お
よび27に送る。ガス・バンディング・ジェットにおい
て、繊維は均一な幅に広げられる0次いで繊維は第2の
一対の繊維ガイド30および31を通り、32で示す細
長い固定バーを用いて混合される。一般に、混合は熱可
塑性繊維束が強化用繊維と同じバー上の同じ部分に送ら
れて起こる。操作のこの時点で、両方のトウの幅が同じ
であり、バーの同じ部分に両者が同時に接触すると、緊
密な混合が起こる。別の混合法では、2種類の繊維トウ
を単一のガスジェットまたは他の気体混合装置に比較的
張力のない状態で同時に送給する。After the reinforcing fibers and the liquid crystal polymer fibers have passed the first godet roll, they are passed through guides 28 and 29, respectively, to separate gas banding jets 26 and 27. In the gas banding jet, the fibers are spread to a uniform width.The fibers then pass through a second pair of fiber guides 30 and 31 and are mixed using an elongated stationary bar shown at 32. Generally, mixing occurs by feeding the thermoplastic fiber bundle to the same section on the same bar as the reinforcing fibers. At this point in the operation, both tows are the same width and if they contact the same part of the bar at the same time, intimate mixing will occur. Another method of mixing involves feeding two types of fiber tows simultaneously into a single gas jet or other gas mixing device under relatively tension-free conditions.
または、繊維を固定バーで混合処理した後、繊維の混合
をさらに行うためにガスジェット装置に送ってもよい。Alternatively, the fibers may be mixed on a stationary bar and then sent to a gas jet device for further mixing of the fibers.
ガス混合手段においては、空気ジェットが繊維に好まし
くは繊維進行方向と垂直に衝突する。In the gas mixing means, an air jet impinges on the fibers, preferably perpendicular to the direction of fiber travel.
混合後、繊維をツイストガイド33に通して、寸法安定
性を確保するために繊維に1ヤード(0,91m)当た
り少なくとも半ヨリのヨリを加える。繊維は次いでガイ
ド34を経て第2ゴデツトロール35を通過し、これか
ら引取ロール36に送られて巻取られる。After mixing, the fibers are passed through a twist guide 33 which adds at least a half twist per yard (0.91 m) to the fibers to ensure dimensional stability. The fibers then pass through a guide 34 and a second godet roll 35, from which they are fed to a take-up roll 36 and wound up.
本発明の混合繊維トウの使用方法を次に説明する。混合
繊維トウはフィラメント巻き、または他の集合体の形態
でよく、これをモールド上に置き、トウ中の熱可塑性ポ
リマーの流動温度まで加圧下に加熱すると、高強度、高
剛性および軽量を必要とする多様な使用目的に有用な複
合製品が成形される。たとえば、本発明の方法により製
造された生成物から形成した複合体は、宇宙船、航空機
または自動車用構造部品の成形に使用できる。また、本
発明の強化繊維ブレンドは、複雑な立体形状の使用目的
に特に有利に使用できる。既述のように、本発明の組成
物は、その実質的な曲げおよび造形を小さな曲率半径で
行うような用途に特に有用である。本発明の組成物を使
用して強化繊維造形物品を成形する場合の唯一の制限因
子は、強化用繊維自体の「曲げ性」である。したがって
、本発明の組成物を使用して、最小曲率半径が約0.0
02インチ(0,05ms+)程度、好ましくは0.0
03インチ(0゜08m5+)程度の小さな曲率半径の
製品を製造することができる。これに対して、従来の熱
可塑性テープでは最小曲率半径は約0.005インチ(
0,13m+w)である(テープ製造後に繊維の方向性
すなわち1方向への整合性を歪めた場合でも)。本発明
の繊維トウから形成した構造要素を使用熱可塑性繊維の
融点より高温に加圧下に加熱すると、この繊維が溶融し
て強化用繊維を一体に融着させるので、強化用繊維を十
分な分散状態で含有する堅固な複合製品が成形される。A method of using the mixed fiber tow of the present invention will now be described. The mixed fiber tow may be in the form of filament wraps or other aggregates, which are placed on a mold and heated under pressure to the flow temperature of the thermoplastic polymer in the tow to provide high strength, high stiffness and light weight. A composite product is formed that is useful for a variety of applications. For example, composites formed from products produced by the method of the invention can be used to form structural parts for spacecraft, aircraft, or automobiles. Further, the reinforcing fiber blend of the present invention can be particularly advantageously used for applications with complex three-dimensional shapes. As previously mentioned, the compositions of the present invention are particularly useful in applications where substantial bending and shaping is required at small radii of curvature. The only limiting factor in forming reinforcing fiber shaped articles using the compositions of the present invention is the "bendability" of the reinforcing fibers themselves. Therefore, using the compositions of the present invention, the minimum radius of curvature is approximately 0.0
About 0.02 inches (0.05ms+), preferably 0.0
Products with a radius of curvature as small as 0.03 inch (0°08 m5+) can be manufactured. In contrast, traditional thermoplastic tapes have a minimum radius of curvature of approximately 0.005 inches (
0.13 m+w) (even if the orientation of the fibers, ie the alignment in one direction, is distorted after tape manufacture). When the structural element formed from the fiber tow of the present invention is heated under pressure to a temperature higher than the melting point of the thermoplastic fibers used, the fibers melt and fuse the reinforcing fibers together, thereby ensuring sufficient dispersion of the reinforcing fibers. A rigid composite product is formed containing the following conditions.
本発明の繊維ブレンドを使用して、テニス用うケントフ
レーム、ラケットボール用ラケットフレーム、ホッケー
用スティック、スキーストック、釣りざお、ゴルフクラ
ブシャフトなどの運動もしくは娯楽用品を製造すること
ができる。The fiber blends of the present invention can be used to make athletic or recreational equipment such as tennis frames, racquetball frames, hockey sticks, ski poles, fishing rods, golf club shafts, and the like.
本発明の繊維は、フィラメント巻きの用途に特に有用で
ある。既述のように、従来技術においては、従来の繊維
テープを使用して複合物品を製造するのは非常に困難で
あった。非常に大規模に製造されている従来のテープは
、少量での取扱いが困難であり、特に複雑な形状の物品
への成形が難しかった。従来のテープでもフィラメント
巻き法に使用して好結果を得ることはできたが、細く長
いロノドを製造したい場合には、フィラメント巻き法は
強化用繊維を熱硬化性樹脂と組合せて使用する場合に限
定されていた。従来法では、強化用繊維を熱硬化性被覆
を施した後にモールドに巻きつけるか、あるいはフィラ
メント巻き後に、熱硬化性材料で被覆するかのいずれか
であった。しかし、その結果、熱硬化性材料の実際の浸
透および/または密に巻いた生成物の熱硬化性材料によ
る良好な濡れの達成が困難であることが多かった。The fibers of the present invention are particularly useful in filament winding applications. As mentioned above, in the prior art, it has been very difficult to manufacture composite articles using conventional fibrous tapes. Conventional tapes, which are manufactured on a very large scale, are difficult to handle in small quantities and are particularly difficult to form into articles of complex shapes. Conventional tapes have been used in the filament winding method with good results, but when it is desired to produce long and thin tapes, the filament winding method is recommended when reinforcing fibers are used in combination with a thermosetting resin. It was limited. Conventional methods have either applied a thermosetting coating to the reinforcing fibers and then wrapped them around a mold, or the reinforcing fibers have been wrapped into filaments and then coated with a thermosetting material. However, as a result, it has often been difficult to achieve actual penetration of the thermoset material and/or good wetting of the tightly wound product by the thermoset material.
本発明の方法を改良フィラメント巻き法に利用すると、
製品の長軸に平行でない方向に繊維ブレンドを配向させ
た場合に、繊維強化材と熱可塑性ポリマーとの組合せを
使用して、複雑な形状の製品を製造することが可能とな
る。この改良フィラメント巻き法は、本発明の混合トウ
の使用から始まった方法である。本発明のトウをフィラ
メント巻き機に直接送ることができる。フィラメント巻
き機がマンドレルまたは巻型の周囲または上下を移動す
ると、強化用繊維/熱可塑性繊維1つはモールドに直接
当たり、直ちに熱可塑性ポリマー繊維を強化用繊維トウ
内で溶融・融着させるために輻射ヒーターまたは他の適
当な加熱手段による加熱を受ける。換言すると、強化用
繊維/熱可塑性繊維トウは、これがマンドレルに接触し
た直後に、あるいはなるべ(早く加圧下に加熱を受ける
ようにする。完全な融解および再固化が起こった後、マ
ンドレルを適当な溶剤を使用して溶解除去する、か、生
成物から抜き取る。あるいはマンドレルが実際に生成物
の一部となってもよい。When the method of the present invention is applied to an improved filament winding method,
The combination of fiber reinforcement and thermoplastic polymer can be used to produce products with complex shapes when the fiber blend is oriented in a direction that is not parallel to the long axis of the product. This improved filament winding process originates from the use of the mixed tow of the present invention. The tow of the present invention can be fed directly to a filament winder. As the filament winder moves around or above and below the mandrel or former, one of the reinforcing fibers/thermoplastic fibers hits the mold directly and immediately melts and fuses the thermoplastic polymer fibers within the reinforcing fiber tow. Heated by radiant heaters or other suitable heating means. In other words, the reinforcing fiber/thermoplastic fiber tow should be subjected to heating under pressure immediately or preferably as soon as it contacts the mandrel. After complete melting and resolidification has occurred, the mandrel should be properly heated. the mandrel may actually become part of the product.
本発明により製造された繊維ブレンドの別の独特な用途
は、標準的な方法による織布の形成を伴う方法である。Another unique use for the fiber blends produced by the present invention is in processes involving the formation of woven fabrics by standard methods.
この方法によれば、本発明のトウを単独でまたは他のト
ウもしくは繊維と組み合わせて使用し、製織マットを形
成する。本発明の方法により製造した織布を、複合体の
成形に使用する所望のモールドまたはその他の装置に適
用する。According to this method, the tow of the present invention is used alone or in combination with other tows or fibers to form a woven mat. The woven fabric produced by the method of the invention is applied to the desired mold or other device used to form the composite.
かかる材料の成形に利用されてきた従来の方法は、強化
用繊維(例、ガラス繊維)の層、次いで熱可塑性フィル
ムの層、さらに別のガラス繊維層などを順に堆積させる
方法である。一方、上述した方法によれば、材料を一様
な織布の形態に結合させておくことができ、モールドへ
の適用がずっと容易になる。複合体を成形した後、使用
熱可塑性ポリマーの流動A度より高温に加圧下で加熱す
ると、良好な機械的強度および剛性をもった複合体が得
られる。この強度および剛性の向上は、1もしくは2以
上の方向、すなわち強化用繊維を限定ベクトル(def
ining vector)に平行に整合させる方向、
に生じさせることができる。The conventional method utilized to form such materials is to sequentially deposit a layer of reinforcing fibers (eg, glass fibers), followed by a layer of thermoplastic film, then another layer of glass fibers, and so on. On the other hand, the method described above allows the material to remain bonded in the form of a uniform woven fabric, which is much easier to apply in a mold. After the composite is shaped, heating under pressure to a temperature above the flow A degree of the thermoplastic polymer used results in a composite with good mechanical strength and stiffness. This increase in strength and stiffness can be achieved by moving the reinforcing fibers in one or more directions, i.e., by moving the reinforcing fibers into a defined vector (def
ining vector),
can be caused to occur.
塞旌斑上
6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸およびp−ヒドロキシ
安息香酸から製造したコポリマーを基材として液晶ポリ
マー繊維のトウを得る。この液晶ポリマーは密度1.4
g/ccであり、トウ自体は660本のフィラメント
から形成する(2.25デニール/フイラメント)、こ
のトウの初期モジユラスは5670 g。A tow of liquid crystal polymer fibers is obtained using a copolymer prepared from 6-hydroxy-2-naphthoic acid and p-hydroxybenzoic acid as a base material. This liquid crystal polymer has a density of 1.4
g/cc, and the tow itself is formed from 660 filaments (2.25 denier/filament), and the initial modulus of this tow is 5670 g.
強力は10.5g/d 、伸びは2%である。液晶ポリ
マー繊維と混合させるのに使用したもう一方の繊維は、
E−ガラス繊維(ECG 150 Iloと表示のフィ
ラメント数204のもの)であり、この強化用ガラス繊
維の密度は2.55g/cc、引張強度は300X10
” ps+(21xlO″kg/cd) 、引張弾性率
は10.5X10’ ps+(0,74xlO’ kg
/d) 、最終伸びは2.8%である。The strength is 10.5 g/d and the elongation is 2%. The other fiber used to mix with the liquid crystal polymer fiber was
E-glass fiber (204 filaments labeled ECG 150 Ilo), the density of this reinforcing glass fiber is 2.55g/cc, and the tensile strength is 300X10
"ps+(21xlO"kg/cd), tensile modulus is 10.5x10'ps+(0,74xlO'kg
/d), the final elongation is 2.8%.
このガラス繊維は米国PPGインダストリーズ社および
OCF社より市販されている。This glass fiber is commercially available from PPG Industries and OCF.
上記の液晶ポリマー繊維トウが巻かれているボビンとガ
ラス繊維トウが巻かれているボビンとをボビンラックに
離間させて配置する。両方のボビンからの繊維を、混合
後に混合されたトウが約50容量%の液晶ポリマーと約
50容量%のガラス繊維とを含有するように、1つのゴ
デツトロールに送り、両者を離間させてこのロールを−
回りさせる。The bobbin around which the liquid crystal polymer fiber tow is wound and the bobbin around which the glass fiber tow is wound are arranged on a bobbin rack so as to be spaced apart from each other. The fibers from both bobbins are fed into one godet roll with the two separated such that after mixing the mixed tow contains about 50% liquid crystal polymer and about 50% glass fibers by volume. -
Let it spin.
液晶ポリマー繊維は、ゴデツトロールでの円滑な周回を
維持するために、このロールを−回りする前に予め張力
装置で50 gの荷重を加える。ゴデツトロールを出た
後、両方の繊維を別々に空気ジェット・バンディング処
理する。この処理は、V字型のノズルから繊維にほぼ垂
直に空気を衝突させる空気ジェットを使用して行う。液
晶ポリマー用のジェットは5 psi(0,35kg/
cd)で、ガラス繊維用のジェットは4 psi(0,
28kg /cd)で操作する。The liquid crystal polymer fibers are preloaded with a 50 g load using a tensioning device before being rotated around the godet rolls in order to maintain smooth rotation on the godet rolls. After exiting the Godetstrol, both fibers are treated separately with air jet banding. This treatment is carried out using an air jet that impinges air approximately perpendicularly onto the fibers from a V-shaped nozzle. The jet for liquid crystal polymer is 5 psi (0,35 kg/
cd) and the jet for glass fibers is 4 psi (0,
28kg/cd).
これらのバンディング・ジェット装置を出た後、上下に
ずらして平行に配置された2本の細長い固定バーの上側
および下側に繊維を一緒に接触させ、次いで繊維ガイド
を経て絡みジェット装置に繊維を送給する。この絡みジ
ェット装置は先に使用したガス・バンディング・ジェッ
ト装置と同様の設計のものであって、?psi(0,5
kg/csi)のガス圧でこれを操作する。2種類のト
ウの緊密な混合後、繊維を7〜8m/sinの引取速度
で引取ロールに巻取る。After exiting these banding jet devices, the fibers are brought into contact together on the upper and lower sides of two elongated fixed bars arranged parallel to each other, offset up and down, and then passed through fiber guides to the entangling jet device. send. This entangling jet device is of a similar design to the gas banding jet device used earlier. psi(0,5
It operates at a gas pressure of 1 kg/csi). After intimate mixing of the two tows, the fibers are wound onto take-up rolls at a take-up speed of 7-8 m/sin.
得られた混合繊維トウを20層使用して、複合体試験パ
ネル(3,5X10インチー8.9 X 25cn)を
調製する。各層の調製は、まず加・熱ドラムにKapt
on (商品名)フィルムを巻付け、次いで上で得た繊
維ブレンドをKaptonフィルムで巻いたドラム上に
平行列状にフィラメント巻きすることにより行う。A composite test panel (3.5 x 10 inches - 8.9 x 25 cn) is prepared using 20 layers of the resulting mixed fiber tow. To prepare each layer, first place Kapt on a heated drum.
on (trade name) film and then filament winding the fiber blend obtained above in parallel rows onto a drum wrapped with Kapton film.
その後、Kaptonフィルム1枚をドラムにかぶせ、
ラップしたドラム全体を繊維を一時的に融着させるよう
に加熱する。20層の融着層を含む複合体を加圧成形用
モールドに入れ、約315℃に加熱し、著しいモールド
圧力を加えずにこの温度に5分間保持する。次いでモー
ルド圧力を500 psi (35kg/cd)に増大
させ、この加圧条件で約315℃の温度に30分間保持
する。材料を次いで70℃に冷却し、モールドから取り
出す、得られた材料は50容量%のE−ガラス繊維を含
有し、パネル厚みは0.103インチ(2,62mm)
である。After that, cover the drum with one sheet of Kapton film,
The entire wrapped drum is heated to temporarily fuse the fibers. The composite containing the 20 fused layers is placed in a pressure mold and heated to about 315°C and held at this temperature for 5 minutes without significant mold pressure. The mold pressure is then increased to 500 psi (35 kg/cd) and maintained at a temperature of about 315° C. for 30 minutes. The material is then cooled to 70° C. and removed from the mold, the resulting material contains 50% by volume E-glass fibers and has a panel thickness of 0.103 inches (2.62 mm).
It is.
同じ方法を利用して、6層型の3.5 X10インチ(
8,5X25 cm)の複合体パネルを調製する(ガラ
ス繊維含有量約60容量%、パネル厚み約0.035イ
ンチ=0.89B)。得られた複合体を引張、曲げおよ
び圧縮特性について試験したところ、良好な結果を得る
。Using the same method, a 6-layer 3.5 x 10 inch (
A 8.5 x 25 cm) composite panel is prepared (approximately 60% glass fiber content by volume, panel thickness approximately 0.035 inches = 0.89B). The resulting composite is tested for tensile, flexural and compressive properties with good results.
尖施量主
実施例1に使用したのと同じガラス繊維を使用し、約5
0容量%のポリブチレンテレフタレート(PBT) /
ガラス繊維ブレンドを調製する。使用したポリブチレン
テレフタレート材料は密度が1.34g/cc、デニー
ル数が1520 g/9000 mである。このポリブ
チレンテレフタレートは延伸比が2.25−1、初期モ
ジュラスが24 g、強力が5.3 g/d 、伸びが
28%、融点が227℃、フィラメント当たりデニール
数が2.7である。フィラメント数33本のヤーンの1
0個のパッケージを1個のクリールに対して使用し、全
部のパッケージを合一させて1本のポリブチレンテレフ
タレート繊維トウにして5)lJゴデツトロールに送る
。この同じゴデツトロー に、間隔をあけてフィラメン
ト数408本のガラス繊維(1ICK752ハ型)のパ
ンケージ10個を、混合後に容量でほぼ50;150の
ガラス繊維/PBT繊維ブレンドが得られるように送給
する。The same glass fiber used in main example 1 was used, and the tip application amount was approximately 5.
0% by volume polybutylene terephthalate (PBT) /
Prepare a glass fiber blend. The polybutylene terephthalate material used has a density of 1.34 g/cc and a denier of 1520 g/9000 m. This polybutylene terephthalate has a draw ratio of 2.25-1, an initial modulus of 24 g, a tenacity of 5.3 g/d, an elongation of 28%, a melting point of 227 DEG C., and a denier per filament of 2.7. 1 of 33 filament yarns
0 packages are used per creel and all packages are combined into one polybutylene terephthalate fiber tow and sent to 5) lJ Godetstrol. Into this same godet tray, 10 pancages of glass fibers (type 1ICK752) with 408 filaments are fed at intervals such that after mixing a glass fiber/PBT fiber blend of approximately 50:150 in volume is obtained. .
ゴデツトロールを出た後、ポリブチレンテレフタレート
のトウは約30本の歯をもった繊維コームに通し、ガラ
ス繊維トウの方は実施例1に記載にように約2.5〜3
.5 psi(0,18〜0.25kg/c+a)の圧
力で操作されているガス・バンディング・ジェットを通
過させる。この2種類のトウを次いで、平行に配置した
ロノドの上側および下側に両者のトウをこのロノドの同
じ部分に供給することにより混合する。2.5〜3.5
psi(Q、18〜0.25kg/cj)で操作され
ている実施例1に記載の種類の第2のガス・バンディン
グ・ジェットを使用して、混合をさらに助長する。バン
ディング・ジェットを出た後、繊維を第2の繊維コーム
に通す、このコームは、混合を助長するテンショニング
路を形成するように繊維の通過方向に平行に配置す2う
、コームを出た後、繊維をツイスト・ガイドに通して、
繊維の混合状態を維持するように1ヤード(0,91m
)当たりほぼ半ヨリのヨリを与える。繊維を次いで第2
のゴデツトロールの周囲を周回させた後、7〜8 m/
議jnの速度で巻取る。混合操作中の張力を最小限にす
るために、第2ゴデツトロールは第1ゴデツトロールよ
りやや遅い速度で回転させる。After exiting the Godettrol, the polybutylene terephthalate tow is passed through a fiber comb with about 30 teeth and the glass fiber tow is passed through a fiber comb with about 2.5 to 3 teeth as described in Example 1.
.. Pass through a gas banding jet operating at a pressure of 5 psi (0.18-0.25 kg/c+a). The two types of tow are then mixed by feeding both tows into the same part of the rono above and below the rono which are arranged in parallel. 2.5-3.5
A second gas banding jet of the type described in Example 1 operating at psi (Q, 18-0.25 kg/cj) is used to further aid mixing. After exiting the banding jet, the fibers are passed through a second fiber comb, which is arranged parallel to the direction of fiber passage to form a tensioning path to promote mixing. After that, pass the fiber through the twist guide,
1 yard (0.91m) to maintain the mixed state of the fibers.
) Gives almost half a twist to each hit. The fibers are then
After circling around the godets troll, 7-8 m/
Wind it up at the same speed. To minimize tension during the mixing operation, the second godet roll is rotated at a slightly slower speed than the first godet roll.
実施例1に記載の方法とほぼ同様にして、3.5×10
インチ(8,5X 25cm)のパネル複合体を調製し
、試験したところ、良好な結果が示される。In substantially the same manner as described in Example 1, 3.5×10
An inch (8.5 x 25 cm) panel composite was prepared and tested and shows good results.
上で調製したPBT/ガラス繊維ブレンドの試料を、上
述したように90デニールのポリブチレンテレフタレー
トヤーンにより1インチ(2,54c■)当たり4回巻
きでラップ(巻つけ処理)して、製織に適した緻密ヤー
ンを形成する。 PBTを巻きつけ用繊維に使用したの
は、これが複合体の製作後にマトリックスの一部となる
からである。得られた巻きつけ処理したヤーンを次いで
96個の別個のヤーン断片に分割し、特殊なりリールに
装着したスプール上に巻(。次いで、改良Draper
XD (商品名)・織機により幅6インチ(15,2
c■)の織物を平織りパターンで製織する。得られた織
布の打込数は1インチ(2,54c+w)当たり縦糸1
6本×横糸15本であり、重量は約0.05 oz/y
d” (1,7g/J)である、この織布の厚さは約1
0ミル(0,25vw)であり、柔軟かつ緻密で、良好
な寸法安定性を示す。得られた織布から不規則な形状を
もった満足すべき繊維複合体が製造される。A sample of the PBT/glass fiber blend prepared above was wrapped with 90 denier polybutylene terephthalate yarn at 4 turns per inch (2,54 cm) as described above to make it suitable for weaving. form a dense yarn. PBT was used as the wrapping fiber because it becomes part of the matrix after the composite is fabricated. The resulting wrapped yarn was then divided into 96 separate yarn pieces and wound onto a spool mounted on a special Draper reel.
XD (product name) - Width 6 inches (15,2
Weave the fabric of c) in a plain weave pattern. The number of stitches of the resulting woven fabric is 1 warp per inch (2,54c+w)
6 threads x 15 weft threads, weight approximately 0.05 oz/y
d” (1,7 g/J), the thickness of this woven fabric is approximately 1
0 mil (0.25 vw), is flexible and dense, and exhibits good dimensional stability. Satisfactory fiber composites with irregular shapes are produced from the resulting woven fabric.
寒族■主
実施例1に記載のガラス繊維およびポリエーテルエーテ
ルケトン(1’l!IIK)系熱可塑性ポリマーを使用
して、約50150容量%の繊維ブレンドを調製する。EXAMPLE 1 A fiber blend of about 50150% by volume is prepared using the glass fibers and polyetheretherketone (1'l!IIK) based thermoplastic polymer described in Main Example 1.
PEEKから調製した繊維は、密度が1.3g/cc
、融点が338℃、初期モジュラスが53倉、強力が2
゜7 g/d 、伸びが65%であり、1パフケージ当
たり10フイラメントのトウの状態で供給°され、各フ
ィラメントのフィラメント当たりデニール数は361g
/9000 mである。4本のトウ(1パツケージ当た
り10本のフィラメント)をクリールに掛4す、これら
の繊維を1個のゴデツトロールで一緒に混合する。ただ
し、やはりこのゴデツトロールに巻きつけたガラス繊維
からは離間位置に保持した。 PEEK繊維は次いで実
施例2に記載のように繊維コームに通してから、ガス・
バンディング・ジエ・ノドに送る。ゴデツトロールを出
たガラス繊維もやむまり別のガス・バンディング・ジエ
・ノドに導入する。Fibers prepared from PEEK have a density of 1.3 g/cc
, melting point is 338℃, initial modulus is 53 kura, strength is 2
°7 g/d, elongation of 65%, supplied in tows of 10 filaments per puff cage, each filament having a denier of 361 g per filament.
/9000 m. Four tows (10 filaments per package) are creeled and the fibers are mixed together in one godet roll. However, it was kept at a distance from the glass fibers wound around this godet roll. The PEEK fibers are then passed through a fiber comb as described in Example 2 before being passed through a gas
Send to banding jie nodo. The glass fibers that have come out of Godetstrol are also introduced into another gas banding die.
シェツトは両方共約3psi (0,21kg/aJ)
の圧力で操作する。ジエ・ノドを出た両繊維を2本の千
4テ配置のロノドの上側および下側で混合し、第2の平
行繊維コームを通過させ、寸法安定性を維(寺するため
にヨリを加えた後、第2のボデ・ノドロールを周回させ
、7〜10+w/a+inの速度で巻取る。満足すべき
組成物が得られる。Both sheets are approximately 3psi (0.21kg/aJ)
Operate with pressure. Both fibers coming out of the die nodo are mixed on the upper and lower sides of the two 1,4-te arrangement, and passed through a second parallel fiber comb to maintain dimensional stability. After that, the second bode nodrol is passed around and wound at a speed of 7 to 10+w/a+in.A satisfactory composition is obtained.
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の方法を実施するのに(史用しうる各
種装置を示す略式図、
第2図は、本発明の方法の別の態様を実施する第3図は
、本発明の方法の一部を実施するのに使用しうるガス拡
幅装置の斜視図、および第4図は、上板を取り除いた第
3図に同じ装置の斜視図である。
1、217強化用繊維トウ
4、11.25.35: ゴデツトロール1、26.2
’7: ガス・バンディング・ジェット8、12: 混
合用固定口・ノド
9、12: 繊維コーム
lO;ツイスト・ガイド
12、36:引取ロール
40:ガス箱 44:ガス排出口
出願人 セラニーズ・コーポレーション代理人 弁理士
広 瀬 章 −
D 01 F 6/62 6791−
6/84 6791−BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing various apparatuses that may be used for carrying out the method of the invention; FIG. 3 is a perspective view of a gas widening device that may be used to carry out a portion of the method of the invention, and FIG. 4 is a perspective view of the same device as in FIG. 3 with the top plate removed. , 217 reinforcing fiber tow 4, 11.25.35: Godetstrol 1, 26.2
'7: Gas banding jet 8, 12: Fixed port for mixing, throat 9, 12: Fiber comb lO; Twist guide 12, 36: Take-up roll 40: Gas box 44: Gas discharge port Applicant Celanese Corporation Agent Person Patent Attorney Akira Hirose - D 01 F 6/62 6791- 6/84 6791-
Claims (33)
点約50℃以上の熱可塑性ポリマーの紡糸繊維と、全繊
維含有量に基づいて約10〜70容量%の非熱可塑性強
化用繊維との緊密ブレンドからなる、複合製品の成形に
有用な連続繊維トウ。(1) Spun fibers of a thermoplastic polymer with a melting point of about 50° C. or higher of about 90-30% by volume based on total fiber content and about 10-70% by volume based on total fiber content for non-thermoplastic reinforcement Continuous fiber tow useful for forming composite products, consisting of an intimate blend of fibers.
点約50℃以上の熱可塑性ポリマーの紡糸繊維と、全繊
維含有量に基づいて約10〜70容量%の非熱可塑性強
化用繊維との緊密ブレンドからなる、複合製品の成形に
有用な連続繊維トウであって、前記トウが最小0.00
2インチ(0,05mm)の曲率半径の製品に成形可能
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の連
続繊維トウ。(2) spun fibers of a thermoplastic polymer with a melting point of about 50° C. or higher of about 90-30% by volume based on total fiber content and about 10-70% by volume based on total fiber content for non-thermoplastic reinforcement; Continuous fiber tow useful for forming composite products consisting of an intimate blend of fibers, the tow having a minimum of 0.00
The continuous fiber tow according to claim 1, which can be formed into a product with a radius of curvature of 2 inches (0.05 mm).
、強化用繊維の含有量が約20〜60%である、特許請
求の範囲第1項または第2項記載の速読繊維トウ。(3) Thermoplastic polymer fiber content is approximately 80-40%
The quick-reading fiber tow according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing fiber content is about 20 to 60%.
質および単結晶繊維よりなる群から選ばれた材料から形
成されたものである特許請求の範囲第1項または第2項
記載の連続繊維トウ。(4) The reinforcing fiber is made of a material selected from the group consisting of metal, ceramic, amorphous, polycrystalline, and single crystal fiber. Continuous fiber tow.
ラミック繊維から形成されたものである特許請求の範囲
第4項記載の連続繊維トウ。(5) The continuous fiber tow according to claim 4, wherein the reinforcing fibers are made of glass, boron, aramid or ceramic fibers.
ピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリアミドイミド、
ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエー
テルエーテルケトン、および全芳香族ポリエステル樹脂
よりなる群から選ばれたポリマーの繊維である特許請求
の範囲第1項または第2項記載の連続繊維トウ。(6) The thermoplastic polymer fiber is polyethylene, polypropylene, polyester, nylon, polyamideimide,
The continuous fiber tow according to claim 1 or 2, which is a fiber of a polymer selected from the group consisting of polyetherimide, polyether sulfone, polyether ether ketone, and wholly aromatic polyester resin.
の範囲第1項または第2項記載の連続繊維トウ。(7) The continuous fiber tow according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic polymer is a liquid crystal polymer.
特許請求の範囲第1項または第2項記載の連続繊維トウ
。(8) The continuous fiber tow according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic polymer is a wholly aromatic polyester.
って: (al非熱可塑性強化用繊維のトウを形成し、(bl融
点が約50℃以上の熱可塑性ポリマーの紡糸繊維からな
る連続トウを形成し、 (C1前記非熱可塑性強化用繊維トウと前記熱可塑性ポ
リマー繊維トウとを混合し、 +d)混合した繊維トウを取り出す、 ことからなる、tan)つの製造方法。(9) A method for producing a fiber tow useful for forming composite products, comprising: forming a tow of (al non-thermoplastic reinforcing fibers), (bl consisting of spun fibers of a thermoplastic polymer having a melting point of about 50° C. or higher; Forming a continuous tow, (C1 mixing the non-thermoplastic reinforcing fiber tow and the thermoplastic polymer fiber tow, +d) taking out the mixed fiber tow, tan) Two manufacturing methods.
(bl融点が約50℃以上の熱可塑性ポリマーの紡糸繊
維からなる連続トウを形成し、 ICI前記非熱可塑性強化用繊維トウと前記熱可塑性ポ
リマー繊維トウとをガス混合手段を利用して混合し、 +dl混合した繊維トウを取り出す、 ことからなる、特許請求の範囲第9項記載の複合製品の
成形に有用な繊維トウの製造方法。(10) forming a tow of (al non-thermoplastic reinforcing fibers);
(bl) Form a continuous tow consisting of spun fibers of a thermoplastic polymer having a melting point of about 50°C or higher, and mix the ICI non-thermoplastic reinforcing fiber tow and the thermoplastic polymer fiber tow using a gas mixing means. , +dl mixed fiber tow is taken out. 10. A method for producing a fiber tow useful for forming a composite product according to claim 9.
晶質および単結晶繊維よりなる群から選ばれた材料から
形成されたものである特許請求の範囲第9項または第1
O項記載の方法。(11) Claim 9 or 1, wherein the reinforcing fiber is made of a material selected from the group consisting of metal, ceramic, amorphous, polycrystalline, and single crystal fiber.
The method described in Section O.
セラミック繊維から形成されたものである特許請求の範
囲第11項記載の方法。(12) The method according to claim 11, wherein the reinforcing fibers are made of glass, boron, aramid or ceramic fibers.
ロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリアミドイミド
、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエ
ーテルエーテルケトン、および全芳香族ポリエステル樹
脂よりなる群から選ばれたポリマーの繊維である特許請
求の範囲第9項または第10項記載の方法。(13) The thermoplastic polymer fiber is a polymer fiber selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyester, nylon, polyamideimide, polyetherimide, polyethersulfone, polyetheretherketone, and wholly aromatic polyester resin. A method according to claim 9 or 10.
求の範囲第9項または第10項記載の方法。(14) The method according to claim 9 or 10, wherein the thermoplastic polymer is a liquid crystal polymer.
る特許請求の範囲第9項または第1θ項記載の方法。(15) The method according to claim 9 or 1θ, wherein the thermoplastic polymer is a wholly aromatic polyester.
ス流れを送り出すガス衝突手段を備えたガス箱からなる
特許請求の範囲第1O項記載の方法。16. The method of claim 1O, wherein the gas mixing means comprises a gas box with gas impingement means for delivering a gas flow generally perpendicular to the fibers.
用繊維トウと熱可塑性ポリマー繊維トウとがこのロノド
の同し部分に比較的張力のない状態で同時に接触するこ
とにより混合が行われる特許請求の範囲第9項記載の方
法。(17) A patent in which the mixing means is an elongated rono, and the reinforcing fiber tow and the thermoplastic polymer fiber tow are mixed by simultaneously contacting the same portion of the rono in a relatively tension-free state. The method according to claim 9.
7項記載の方法。(18) Claim 1 which uses one more ronodo
The method described in Section 7.
行う特許請求の範囲第9項、第1θ項または第16項記
載の方法。(19) The method according to claim 9, 1θ, or 16, in which the mixing step is performed with the fibers in a relatively tension-free state.
繊維を含有する特許請求の範囲第9項または第10項記
載の方法。(20) The method according to claim 9 or 10, wherein the mixed tow contains about 10 to 70% by volume of reinforcing fibers.
繊維を含有する特許請求の範囲第9項または第10項記
載の方法。(21) The method of claim 9 or 10, wherein the mixed tow contains about 20-60% by volume of reinforcing fibers.
、ホウ素およびセラミック繊維よりなる群から選ばれた
強化用繊維を含有し、熱可塑性ポリマー繊維a!−u
++ w <1 −ノ −ull イt′I し4首ノ
ソー ゼl −丁ス卆Jレーナイロン、ポリアミドイミ
ド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリ
エーテルエーテルケトン、および全芳香族ポリエステル
樹脂よりなる群から選ばれたポリマーの繊維である特許
請求の範囲第9項または第1θ項記載の方法。(22) the blended tow contains about 10-70% by volume reinforcing fibers selected from the group consisting of glass, boron, and ceramic fibers, and thermoplastic polymer fibers a! -u
++ w <1 -no -ull it'I し4-necked noso ze l -Dingsu 卆J-ray Consisting of nylon, polyamideimide, polyetherimide, polyether sulfone, polyether ether ketone, and wholly aromatic polyester resin. The method according to claim 9 or 1θ, wherein the fibers are of a polymer selected from the group consisting of:
融点約50℃以上の熱可塑性ポリマーの紡糸繊維と、全
繊維含有量に基づいて約10〜70容量%の非熱可塑性
強化用繊維との混合物を含有する緊密に混合された連続
繊維トウをモールドに接触させ、このトウを前記熱可塑
性ポリマー繊維の融点より高温に加熱することからなる
、複合製品の成形方法。(23) for spun fibers of thermoplastic polymers with a melting point of about 50° C. or higher of about 90-30% by volume based on total fiber content and about 10-70% by volume based on total fiber content for non-thermoplastic reinforcement; A method of forming a composite article comprising contacting an intimately mixed continuous fiber tow containing a mixture of fibers with a mold and heating the tow above the melting point of the thermoplastic polymer fibers.
晶質および単結晶繊維よりなる群から選ばれた材料から
形成されたものである特許請求の範囲第23項記載の方
法。(24) The method according to claim 23, wherein the reinforcing fibers are formed from a material selected from the group consisting of metal, ceramic, amorphous, polycrystalline, and single crystal fibers.
セラミック繊維から形成されたものである特許請求の範
囲第24項記載の方法。(25) The method according to claim 24, wherein the reinforcing fibers are formed from glass, boron, aramid or ceramic fibers.
ロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリアミドイミド
、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリュ
ーテルエーテルヶトン、および全芳香族ポリエステル樹
脂よりなる群から選ばれたポリマーの繊維である特許請
求の範囲第23項記載の方法。(26) The thermoplastic polymer fiber is a polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyester, nylon, polyamideimide, polyetherimide, polyether sulfone, polyether ether, and wholly aromatic polyester resin. 24. The method of claim 23, wherein the fiber is a fiber.
求の範囲第23項記載の方法。(27) The method according to claim 23, wherein the thermoplastic polymer is a liquid crystal polymer.
る特許請求の範囲第23項記載の方法。(28) The method according to claim 23, wherein the thermoplastic polymer is a wholly aromatic polyester.
非熱可塑性強化用繊維を含有する特許請求の範囲第23
項記載の方法。(29) Claim 23, wherein the intimately mixed tow contains about 20-60% by volume of non-thermoplastic reinforcing fibers.
The method described in section.
き法によりモールドに適用する特許請求の範囲第23項
記載の方法。30. The method of claim 23, wherein the tow of intimately mixed fibers is applied to the mold by filament winding.
特許請求の範囲第23項記載の方法。(31) The method according to claim 23, wherein the tow of fibers is applied to the mold in the form of a woven fabric.
の範囲第24項記載の方法。(32) The method according to claim 24, wherein the composite product is an exercise or recreational product.
許請求の範囲第32項記載の方法。(33) The method according to claim 32, wherein the composite product is a tennis racket frame.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US58992984A | 1984-03-15 | 1984-03-15 | |
US589929 | 1984-03-15 | ||
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US589930 | 1984-03-15 |
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JPS60209034A true JPS60209034A (en) | 1985-10-21 |
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Family Applications (1)
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JP4946785A Pending JPS60209034A (en) | 1984-03-15 | 1985-03-14 | Composite fiber blend |
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JP (1) | JPS60209034A (en) |
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- 1985-03-14 JP JP4946785A patent/JPS60209034A/en active Pending
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